通信专业互联网技术无线传感器网络的特点

  7.2.2 无线传感器网络的特点
  在无线传感器网络的研究初期,人们一度认为成熟的无线网络技术（如基于IEEE802.llx协议的无线局域网和蜂窝移动电话网络等）对传感器网络的设计是足够充分的，但深人的研究表明：无线传感器网络与传统的无线网络（如WLAN和蜂窝移动电话网络）有着不同的设计目标，后者在高度移动的环境中通过优化路由和资源管理策略使带宽的利用率最大化，同时为用户提供一定的服务质量保证。而无线传感器网络中除少数节点需要移动外，大部分节点都是静止的。因为它们通常运行在人无法接近的、恶劣甚至危险的远程环境中，延长网络的生命周期便成了无线传感器网络的核心问题。在研究初期，人们曾经一度认为成熟的Internet技术加上Adhoc路由机制对无线传感器网络的设计是足够充分的，但深人的研究表明：无线传感器网络与传统无线网络有着明显不同的技术要求?前者以数据为中心，后者以传输数据为目的。一些为自组织的Adhoc网络设计的协议和算法并不适合传感器网络的特点和应用的要求。节点标识(如地址等）的作用在传感器网络中就显得不是十分重要，因为应用程序并不怎么关心单节点上的信息；中间节点上与具体应用相关的数据处理、融合和缓存倒显得非常必要。在密集性的无线传感器网络中，相邻节点间的距离非常短，低功耗的多跳通信模式节省功耗，同时增加了通讯的隐蔽性，也避免了长距离的无线通讯易受外界噪声干扰的影响。这些的要求和制约因素为无线传感器网络的研究提出了新的技术问题。无线传感器网络与无线自组织网络的主要区别有以下几点：
  ①无线传感器网络虽然是无线自组织网络的一种特殊形式，但由于传感网络的高密度，大规模以及传感节点的高度自治性使它与无线自组织网络存在很多区别。其中的主要区别包括:无线传感器网络为了节能主要采用以数据为中心(data-centric)的路由协议，数据可以在中间节点被处理（如压缩或聚合）以减少传递的跳数；而自组织网主要采用传统的以地址为中心(address-centric)的路由算法，中间节点只负责数据分组的转发。
  ②无线传感器网络的拓扑相对固定，即传感节点一旦被部署之后位K-般不发生变化，这与自组织网节点的自由移动性存在差别。
  ③传感器网络中节点的分布相对于自组织网中的节点更加密集，数量也更多，因此传感网络的通信协议必须具备比自组织网更髙的可扩展性。此外，由于相邻节点间的距离非常短，低功耗的多跳通信方式节省功耗，同时增加了通信的隐蔽性，也避免了长距离的无线通信易受外界噪声干扰的影响。
  ④传感器网络节点依靠电池供电且通常工作在无人环境下，补充电能非常困难，因此传感器节点对节能的要求非常高。
  由于以上这些差异的存在，使得一些为自组织的无线网络设计的协议和算法未必适合传感器网络的特点和应用要求，或者至少需要修改后才可以使用。例如：为了适应广泛的应用程序，传统网络的设计遵循着“端到端”的边缘论思想，强调将一切与功能相关的处理都放在网络的端系统上，中间节点仅仅负责数据分组的转发，对于传感器网络，这未必是一种合理的选择;节点标识（如地址等）的作用在传感器网络中就显得不是十分重要，因为应用程序不怎么关心单节点上的信息。
  同时，无线传感器网络也有其自身的特殊性，例如：由于构成传感器网络的节点资源有限，特别是能源有限，怎样长期、稳定地实现与具体应用相关的数据处理、融合和缓存就显得 非常重要.因此，需要某种以能耗最小或时间最短为目标的优化算法>在密集性的传感器网络中，相邻节点间的距离非常短，信息的发送和接收一般采用节点协作的方式来实现，这种办法有效拓展了网络的信号传输范围，但也增加了信息的传输延时,传感器网络中多采用低功耗多跳通信模式，这种通讯模式可降低功耗,但相对于计算来说，其功耗仍然是比较大的，因此,减少传感器网络中的通讯量可有效延长网络的生命周期，这就涉及到信息的传输路径规划、路由算法设计等方面的问题>对于那些采用飞机或其他手段大量布撒的传感器节点，当它周围发生某种受关注的事件时，该节点需要将事件的信息和位置报告给监控中心，而怎样确定节点自身的位置就涉及到传感器网络中的节点定位问题等。这些特殊性的存在，为传感器网络的研究和应用提出了新的技术挑战，而来源于工程实践的需求，也迫切需要研究人员提供解决这些问题的办法。

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