无线传感器网络基本结构_无线传感器的基本网络架构

无线传感器网络由温度、湿度、压力、位置、振动、声音等节点组成，可用于各种实时应用，完成智能检测、邻居节点发现、数据处理和存储、数据采集、目标跟踪、监测和存储以及基站和节点之间的控制、同步、节点定位和有效路由等任务。

近年来，无线传感器网络(WSN)技术在处理器、通信和低功耗嵌入式计算设备方面不断发展，是商业和工业应用中最标准的服务。无线传感器网络由温度、湿度、压力、位置、振动、声音等节点组成，可用于各种实时应用，完成智能检测、邻居节点发现、数据处理和存储、数据采集、目标跟踪、监测和存储以及基站和节点之间的控制、同步、节点定位和有效路由等任务。

目前，无线传感器网络开始以增强的方式组织。据预测，在10至15年内，世界将受到无线传感器网络的保护，并通过互联网向其提供服务，这可以通过互联网成为物理网络来衡量。这项技术在医疗、环境、交通、军事、娱乐、国防、危机管理、智能空间等诸多应用领域潜力无限。

无线传感器网络(Wireless sensor network)是一种无线网络，它包括大量的循环的、自导向的、微小的和低功耗的设备，被称为传感器节点(motes)。当然，这些网络覆盖了大量分布在太空中的小型电池供电嵌入式设备。这些设备通过网络收集和处理数据，并将数据传输给控制计算和处理能力的运营商。节点是一起工作形成网络的微型计算机。

传感器节点是一种多功能、节能的无线设备。节点在工业中有着广泛的应用，传感器节点的集合从环境中收集数据以达到特定的应用目标。在无线传感器网络中，节点的数量可以达到几十万。与传感器网络相比，Ad Hoc网络具有较少的无结构节点。

关于无线传感器网络的架构，最常见的WSN架构遵循OSI架构模型。无线传感器网络的体系结构包括五层和三个交叉层。在传感器网络中，我们主要需要五层，即应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。这三个跨平面是电源管理、移动性管理和任务管理。这几层无线传感器网络用来完成无线传感器网络，使传感器协同工作，提高无线传感器网络的整体效率。

应用层

应用层负责流量管理，并为许多应用程序提供软件，这些应用程序以清晰的形式转换数据，以找到积极的信息。传感器网络广泛应用于农业、军事、环境、医疗等领域。

传输层

传输层的功能是提供拥塞避免和可靠性，很多提供该功能的协议都是实用的上游。这些协议使用不同的机制来识别和恢复损失。当一个系统计划与其它网络连接时，传输层是绝对必要的。

提供可靠的丢失恢复更加节能，这也是TCP不适合无线传感器网络的主要原因之一。一般来说，传输层可以分为包驱动和事件驱动。传输层有一些流行的协议，分别是STCP(传感器传输控制协议)、port(面向价格的可靠传输协议)和PSFQ(泵慢获取)。

网路层

网络层的主要功能是路由，有很多基于应用的任务，但实际上主要任务是节能、部分内存和缓冲。传感器没有通用ID，必须自组织。

路由协议的简单思想是根据某个度量来解释可靠通道和冗余通道，该度量因协议而异。现有的网络层协议有很多，可以分为平面路由和层次路由，以及时间驱动、查询驱动和事件驱动。

数据链路层

数据链路层负责复用数据帧检测、数据流、MAC和差错控制，确保点对点(或)点对多点的可靠性。

物理层

物理层提供了在物理介质上传输比特流的边缘。这一层负责频率选择、载波频率产生、信号检测、调制和数据加密。IEEE 802.15.4被认为是典型的低速率特定区域和无线传感器网络，具有低成本、低功耗、低密度和通信范围等优点，可以提高电池的使用寿命。CSMA/CA用于支持点对点拓扑。IEEE 802.15.4.V有多个版本

无线传感器网络的特点包括以下几个方面：带电池节点的功耗限制；处理节点故障的能力；节点的某些移动性和节点的异构性；大规模分发的可扩展性；能够确保严格的环境条件；使用简单，跨层设计，无线传感器网络的优点。

无线传感器网络的优势包括：可以在没有固定基础设施的情况下进行组网；适用于山区、海域、农村、森林等难以到达的地方；如果有临时情况需要额外的工作站，会更灵活；廉价的执行定价；它避免了大量的布线；它可以随时为新设备提供住处；可以使用集中监控等方式开启。

无线传感器网络可以由许多不同类型的传感器组成，如低采样率、地震、磁、热、视觉、红外、雷达和声学传感器。这些传感器可以很好地监测各种环境条件，传感器节点用于持续感应、事件ID、事件检测和执行器的本地控制。无线传感器网络的应用主要包括军事应用、健康应用、环境应用、家庭应用、商业应用、区域监测、医疗保健监测、环境/地球感应、空气污染监测、森林火灾探测、滑坡探测、水质监测、工业监测等商业领域。