無線傳感器網絡是一種大規(guī)模的分布式網絡,常部署于無人維護、條件惡劣的環(huán)境當中,且大多數情況下傳感節(jié)點都是一次性使用,從而決定了傳感器節(jié)點是價格低廉、資源極度受限的無線通信設備。
無線傳感器網絡的特點主要體現在以下幾個方面。
(1)節(jié)點資源有限。這包括兩個方面,一是計算能力,二是節(jié)點的能量。節(jié)點由于受價
格、體積和功耗的限制,其計算能力、程序空間和內存空間比普通的計算機要弱很多,這一點決定了在節(jié)點操作系統(tǒng)設計中,協(xié)議層次不能太復雜。
無線傳感器網絡往往應用于人煙荒蕪的地方或者人們難以直接操作的地方,更換傳感器節(jié)點電池是不現實的,因此節(jié)點的能量是非常受限的,一旦能量耗盡,該節(jié)點就喪失作用,這就決定了傳感器節(jié)點和網絡壽命的有限性。
(2)網絡節(jié)點拓撲變化頻繁。由于節(jié)點電源能量的限制,傳感器節(jié)點的移動性和能量耗
盡會造成傳感器節(jié)點出現故障或失效,新節(jié)點的加入或是正常工作的節(jié)點由于受到外界環(huán)境的干擾造成無線通信鏈路帶寬發(fā)生變化,甚至出現時斷時通的現象,這些因素勢必影響到網絡的拓撲結構.而除了網烙審的估威般節(jié)占夕匆k.祜戚知對象和錒露者柏砉慪可能且具有移動性.因此,無線傳感器網絡的動態(tài)特性是固有的、無法避免的。
(3)尋址以數據為中心。無線傳感器網絡更關心數據本身,如事件、時間和區(qū)域范圍等,并不關注數據是哪個節(jié)點采集的。在無線傳感器網絡中,數據處理由節(jié)點自身完成,從而減少無線鏈路中傳送的數據量,只有與其他節(jié)點相關的信息才在鏈路中傳送。以數據為中心是由于節(jié)點不是預先計劃的,而且節(jié)點位置也不是預先確定的。為了在網絡中監(jiān)測目標對象,需要配置冗余節(jié)點,節(jié)點之間可以通信和協(xié)作,共享數據,這樣可以保證獲得有關被監(jiān)視對象的比較全面的數據,同時也可以確保某些節(jié)點的失效不會影響網絡的功能。對用戶來說,向所有位于觀測區(qū)內的傳感器發(fā)送一個數據請求,然后將采集的數據送到指定節(jié)點處理,可以用一個多播路由協(xié)議把消息
送到相關節(jié)點,這需要一個唯一的地址表,用戶不需要知道每個傳感器的具體身份號,所以可以用以數據為中心的組網方式。
(4)多跳路由通信。網絡中節(jié)點通信距離有限,一般在幾百米范圍內甚至更小,因此整
個網絡信息的傳遞需要節(jié)點之間以Ad Hoc方式通信,這就要求傳感器網絡具有足夠的容錯性能,網絡節(jié)點可以自動進行配置和管理,通過拓撲控制機制和網絡管理協(xié)議自動形成轉發(fā)監(jiān)測數據的多跳無線網絡系統(tǒng),即使網絡中某些節(jié)點失效,整個網絡仍然能夠正常運行。
(5)網絡的分布式特性。在無線傳感器網絡中,沒有嚴格的控制中心,所有節(jié)點地位一
般是平等的,是一個對等式網絡。節(jié)點可以隨時加入或離開網絡,任何節(jié)點的故障不會影響整個網絡的運行,具有很強的抗毀性。每個節(jié)點都是一個可以進行數據采集、數據處理和數據通信的智能單元。網絡沒有控制中,但可以選擇某些節(jié)點作為數據轉發(fā)的中心,將采集的數據發(fā)送到遠程的控制中心。
(6)網絡節(jié)點密度高。傳感器節(jié)點數量眾多,單位面積所擁有的網絡節(jié)點數遠大于傳統(tǒng)
的無線網絡,其相應的感知數據量也將非常巨大,而且數據傳輸又有實時性的要求,這就要求在有限的節(jié)點通信能力、節(jié)點計算能力和分布式網絡結構環(huán)境下,傳感器網絡的軟、硬件都要有很高的健壯性和容錯性。同時,數據查詢和管理也要具有高效性。
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