无线传感器网络：大规模、自组织、集成化的特点和三种节点解析

（一）无线传感器网络概念

无线传感器网络由无线传感器节点组成，大量的传感器节点部署在环境恶劣且人迹罕至的监测区域内，这些传感器节点通过相互合作的方式感知收集所监测区域内的信息，并将这些信息通过形成的自组织的网络传输给用户，传输方式为无线传输。因为传感器都是通过随机部署在监测区域中，在设计网络的时候并没有进行确定坐标的部署，所以节点本身并不知道自己的坐标位置，需要网络的构建是通过自组织的形式。无线传感器网络具有大规模、自组织、动态性、可靠性、以数据为中心、集成化等特点。WSN的传感器节点具有节能、微型并且价格低廉的特点，被广泛地应用在环境、军事、医疗、农业等很多领域。

无线传感器网络主要由三种传感器节点组成：传感器节点、汇聚节点以及管理节点。传感器节点：数量众多，电量有限，部署在监测区域内。主要任务是感知采集信息数据并处理转发。汇聚节点：有较强的数据处理能力，能将数据进行存储并通信。往往汇聚节点能量能够得到补充，主要接收传感器节点传送过来的数据并处理。管理节点：主要面向的是用户，用户通过管理节点可以获得想要的数据并对无线传感器网络进行修改调整，动态的管理。

（二）无线传感器网络体系结构

无线传感器网络节点包括了4个基本模块。传感器节点的工作原理为：首先传感器模块会主动地感知和收集所在监测区域的数据，A/D转换器将收集到的模拟信号转换成数字信号；处理器模块会处理和存储转换的数字信号，当数据被处理完成后，无线通信模块会发挥作用，将被处理的数据结果发送给基站，基站会将数据发送到网络监测管理中心。整个工作过程中，都由能量供应模块提供能量。

WSN通常是由大量的传感器节点随机分布在所监测区域内，在设计之初，没有考虑坐标，所以这些节点不会知道自己的地理坐标位置，在部署后这些节点会以自组织的形式构成动态的网络拓扑结构，并且开始工作感知监测采集大量的环境数据信息，通过节点的处理器模块处理整合所收集的信息，然后通过传输协议发送处理过的信息，最终这些结果会传输到基站，再通过互联网等形式将信息传递到用户手中。

（三）无线传感器网络的特征

无线传感器网络的几个明显特征属性如下。

1.自组织性

传感器节点通常是随机的，大范围地分布在所监测范围内，剩余能量、剩余存活节点等方面网络一直发生变化，导致了网络中的拓扑结构也随之变化，因其这个特征，就需要所部署的传感器节点能够自我管理，智能地协调彼此工作。(www.xing528.com)

2.动态性可扩展

无线传感器网络中传感器节点通常电量很小，而且传输数据和采集处理数据会不断地消耗电量。因此，当部分节点的能量消耗完或者由于其他的非人为原因导致节点功能失效，而且当监测区域内又重新布置了大量新的传感器节点时，其网络的拓扑结构会随之动态变化。

3.传输有限

①在监测区域内每相邻传感器节点之间传送数据都有一定的距离范围要求；②没有超过这个范围的相邻节点是通过协同合作的方式，反之，超过了范围要求；③节点之间通过中转节点进行数据的传输。

4.电源能量有限

传感器节点自带电源，但是电量有限，而且整个工作过程所消耗的能量都由能量供应模块提供，因此如何在有限的能量供应下，降低整个工作流程的能量消耗从而提高WSN的生命周期至关重要。

5.以数据为中心

用户关心的是最终接收到的数据，并不在乎这些数据到底是监测区域内哪些节点发送过来的，而传统的无线通信网络侧重点是传输，以数据传输为中心，因此往往不处理数据报文，而WSN是以数据为中心。