無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是一種大規模的分布式網(wǎng)絡(luò ),常部署于無(wú)人維護、條件惡劣的環(huán)境當中,且大多數情況下傳感節點(diǎn)都是一次性使用,從而決定了傳感器節點(diǎn)是價(jià)格低廉、資源極度受限的無(wú)線(xiàn)通信設備。
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)主要體現在以下幾個(gè)方面。
(1)節點(diǎn)資源有限。這包括兩個(gè)方面,一是計算能力,二是節點(diǎn)的能量。節點(diǎn)由于受價(jià)
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(diǎn)決定了在節點(diǎn)操作系統設計中,協(xié)議層次不能太復雜。
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )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,更換傳感器節點(diǎn)電池是不現實(shí)的,因此節點(diǎn)的能量是非常受限的,一旦能量耗盡,該節點(diǎn)就喪失作用,這就決定了傳感器節點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò )壽命的有限性。
(2)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)拓撲變化頻繁。由于節點(diǎn)電源能量的限制,傳感器節點(diǎn)的移動(dòng)性和能量耗
盡會(huì )造成傳感器節點(diǎn)出現故障或失效,新節點(diǎn)的加入或是正常工作的節點(diǎn)由于受到外界環(huán)境的干擾造成無(wú)線(xiàn)通信鏈路帶寬發(fā)生變化,甚至出現時(shí)斷時(shí)通的現象,這些因素勢必影響到網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構.而除了網(wǎng)烙審的估威般節占夕匆k.祜戚知對象和錒露者柏砉慪可能且具有移動(dòng)性.因此,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的動(dòng)態(tài)特性是固有的、無(wú)法避免的。
(3)尋址以數據為中心。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )更關(guān)心數據本身,如事件、時(shí)間和區域范圍等,并不關(guān)注數據是哪個(gè)節點(diǎn)采集的。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中,數據處理由節點(diǎn)自身完成,從而減少無(wú)線(xiàn)鏈路中傳送的數據量,只有與其他節點(diǎn)相關(guān)的信息才在鏈路中傳送。以數據為中心是由于節點(diǎn)不是預先計劃的,而且節點(diǎn)位置也不是預先確定的。為了在網(wǎng)絡(luò )中監測目標對象,需要配置冗余節點(diǎn),節點(diǎn)之間可以通信和協(xié)作,共享數據,這樣可以保證獲得有關(guān)被監視對象的比較全面的數據,同時(shí)也可以確保某些節點(diǎn)的失效不會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )的功能。對用戶(hù)來(lái)說(shuō),向所有位于觀(guān)測區內的傳感器發(fā)送一個(gè)數據請求,然后將采集的數據送到指定節點(diǎn)處理,可以用一個(gè)多播路由協(xié)議把消息
送到相關(guān)節點(diǎn),這需要一個(gè)唯一的地址表,用戶(hù)不需要知道每個(gè)傳感器的具體身份號,所以可以用以數據為中心的組網(wǎng)方式。
(4)多跳路由通信。網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)通信距離有限,一般在幾百米范圍內甚至更小,因此整
個(gè)網(wǎng)絡(luò )信息的傳遞需要節點(diǎn)之間以Ad Hoc方式通信,這就要求傳感器網(wǎng)絡(luò )具有足夠的容錯性能,網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)可以自動(dòng)進(jìn)行配置和管理,通過(guò)拓撲控制機制和網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議自動(dòng)形成轉發(fā)監測數據的多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統,即使網(wǎng)絡(luò )中某些節點(diǎn)失效,整個(gè)網(wǎng)絡(luò )仍然能夠正常運行。
(5)網(wǎng)絡(luò )的分布式特性。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中,沒(méi)有嚴格的控制中心,所有節點(diǎn)地位一
般是平等的,是一個(gè)對等式網(wǎng)絡(luò )。節點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò ),任何節點(diǎn)的故障不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的運行,具有很強的抗毀性。每個(gè)節點(diǎn)都是一個(gè)可以進(jìn)行數據采集、數據處理和數據通信的智能單元。網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有控制中,但可以選擇某些節點(diǎn)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(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)密度高。傳感器節點(diǎn)數量眾多,單位面積所擁有的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數遠大于傳統
的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò ),其相應的感知數據量也將非常巨大,而且數據傳輸又有實(shí)時(shí)性的要求,這就要求在有限的節點(diǎn)通信能力、節點(diǎn)計算能力和分布式網(wǎng)絡(luò )結構環(huán)境下,傳感器網(wǎng)絡(luò )的軟、硬件都要有很高的健壯性和容錯性。同時(shí),數據查詢(xún)和管理也要具有高效性。