消费电子2 0 1 3年 1月下 C o n s u me r E l e c t r o n i c s Ma g a z i n e 电子科技

无线传感器网络技术概述张建华 (重庆电子工程职业学院，重庆 4 0 1 3 3 1 )

摘要：无线传感器网络是目前计算机网络、无线通信和微电子技术等领域的研究热点。但很多人对无线网络并不是很了解。本文就是基于此，从无线传感器网络的结构、特点以及关键技术方面介绍，对无线传感网络的研究趋势作了总结。让读者对无线传感网络有个比较直观的认识了解。 关键词：无线传感网络；传感器；网络协议；MAC 中图分类号：T P 3 9 1 文献标识码：A文章编号：1 6 7 4— 7 7 1 2( 2 0 1 3 ) 0 2 - 0 0 0 3 - 0 2无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一，是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，是由传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成的网络。在无线传感器网络中各传感器节点能够相互协作完成感知、采集网络覆盖区域内的各种环境或监测对象的信息，对这些信息进行处理，以获得详实而准确的信息，并通过无线多跳方式传送给需要这些信息的用户。可以说由计算机技术、传感器技术、无线通信技术相结合产生的无线传感器网络实现了物理世界、信息世界与人类社会三元世界的连通，将会对人类社会的生产和生活产生深远而积极的影响。 无线传感网络的体系结构 (一)传感器节点结构。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点以无线多跳通信方式形成的自组织网络系统，其中的传感器节点能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给用户。无线传感器网络中最基本的组成要素是传感器节点，它由数据采集单元、处理器单元、数据传输单元和能量供应单元四部分组成。如图 1所示。一

线媒体高效地交互网络的功耗状态，充分发挥节点协作的效果。图 3给出了传感器网络协议栈的整体结构，包括应用层、 传输层、网络层、数据链路层、物理层，以及电源管理平台、 移动管理平台和任务管理平台。 。

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图 2无线传感网络体

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图 1传感器节点结构数据采集单元负责监测区域内信息的采集和数据转换，借助形式多样的传感部件，传感器节点能够感知温度、湿度、噪声、移动物体的大小、速度和方向等信息。处理单元负责控制整个传感器节点的操作、存储和处理数据信息。数据传输单元负责与其他传感器节点交换控制信息和传输采集到的数据信息。能量供应单元为传感器节点各部件提供运行所需的能量， 通常采用微型电池。 (二)网络体系结构。无线传感器网络的体系结构如图 2 所示，通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点…。大量传感器节点随即部署在监测区域内部或附近，以自组织的方式构成网络。传感器节点产生的数据以不同的路由方式沿着其他传感器节点逐跳传输，在传输的过程中，可能被多个节点处理， 然后传输到汇聚节点。最后，通过互联网或者卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理。 (三 )无线传感网络协议栈。与传统无线通信网络相比， 无线传感器网络更加面向应用，为适应特定的应用目标其组织和结构在很大程度上进行了优化，以减少系统开销、提高网络性能并延长网络寿命。无线传感器网络的协议栈将信息传输与功耗感知相结合，将数据处理融入网络协议，从而可以通过无

图 3无线传感网络协议栈应用层主要基于感知任务和用户需求来构建各种应用软件，其中传感器管理协议、任务分配和数据广告协议、传感器查询和数据分发协议是目前人们主要关注的应用层协议。传输层承担着维护网络中数据流的任务。在网络中，主要的数据流是由传感器节点向汇聚节点传递目标感知信息。网络层协议主要负责数据发送时的路由决策。链路层协议主要由介质访问控制协议组成，用于为资源受限的传感器节点建立具有自组织能力的多跳通信链路。物理层主要负责无线通信的频率选择、载波产生、信号检测、调制解调和数据编码等工作。电源管理平面负责统一管理传感器节点的能量使用，通过调节工作模式和数据发送频率等

方法降低节点能量消耗以延长其寿命。移动管理平面负责感知节点的移动及动态跟踪邻居节点位置的变化， 当节点位置发生改变时向重新汇聚点进行注册，以维护节点与汇聚点之间的传输路径。任务管理平面负责节点感知任务的调度，通过与周围邻居节点的协助，合理地调整工作/睡眠周期以减少系统的能量消耗。一

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