试论无线传感器网络探究进展摘要无线传感器网络是微机电技术、无线通信技术和数字信息处理等学科技术交叉发展的研究领域，具有十分广阔的应用前景，其特点已经引起了学术界和工业界的高度重视。介绍了无线传感器网络的发展，无线传感器网络的组成、特点、关键技术及其应用情况。关键词无线传感器网络；发展；组成；特点；关键技术;应用中图分类号TP212文献标识码A文章编号1007-5739(2010)01-0016-02随着微机电技术、无线通信技术和数字信息处理技术的发展，低成本、低功耗、多功能、小尺寸的传感节点变成现实，此类节点包含有传感、数据处理和通信功能，传感节点可以在短距离内进行通信。与传统传感器不同的是，此类传感器依赖于大量传感节点的协同工作，传感器网络是对传统传感器的一大革新［1］。传感器网络被美国的《商业周刊》评为影响21世纪的21个方面［2］,被美国麻省理工学院《技术评论》评为即将改变世界的十大技术［3］。1无线传感器网络的发展无线传感器网络的构想最初由美国军方提出，美国国防部高级研究所计划署于1978年开始资助卡耐基-梅隆大学进行分布式传感器网络的研究，这被看成是无线传感器网络的雏形。此后，类似的项目在全美高校间广泛展开，著名的有UCBerkeley的SmartDust项目、UCLA的WINS项目以及多所机构联合攻关的SensIT计划［4］等。在这些项目取得进展的同时，其应用也从军用转向民用。在森林火灾、洪水监测等环境应用中，在人体生理数据监测、药品管理等医疗应用中，在家庭环境的智能化应用及商务应用中都已形成。2无线传感器网络的组成2.1无线传感器网络的节点结构无线传感器的网络节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成（见图1）［5］。传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换;处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量。2.2无线传感器网络的网络结构传感器网络是由大量的传感节点组成，传感节点部署在检测区域的附件传感器网络结构如图2所示，传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。3无线传感器网络的特点传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大（上千甚至上万），节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；另外，传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限。传统无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源；而传感器网络的首要设计目标是能源的高效使用，这也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一［6］。因为无线传感器网络的节点数量巨大，每个传感节点的尺寸和成本的的限制，而且还处在随时变化的环境中，这就使它有着不同于普通传感器网络的独特“个性”。3.1无中心和自组网特性在无线传感器网络中，所有节点的地位都是平等的,没有预先指定的中心，各节点通过分布式算法来相互协调,在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没有中心，网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。3.2网络拓扑的动态变化性网络中的节点是处于不断变化的环境中，它的状态也在相应地发生变化，加之无线通信信道的不稳定性，网络拓扑因此也在不断地调整变化，而这种变化方式是无人能准确预测出来的。3.3传输能力的有限性无线传感器网络通过无线电波进行数据传输，虽然省去了布线的烦恼，但是相对于有线网络，低带宽则成为它的天生缺陷。同时，信号之间还存在相互干扰，信号自身也在不断地衰减。3.4能量的限制为了测量真实世...