通信專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點

  7.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點
  在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究初期,人們一度認(rèn)為成熟的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如基于IEEE802.llx協(xié)議的無線局域網(wǎng)和蜂窩移動電話網(wǎng)絡(luò)等）對傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是足夠充分的，但深人的研究表明：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)（如WLAN和蜂窩移動電話網(wǎng)絡(luò)）有著不同的設(shè)計目標(biāo)，后者在高度移動的環(huán)境中通過優(yōu)化路由和資源管理策略使帶寬的利用率最大化，同時為用戶提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中除少數(shù)節(jié)點需要移動外，大部分節(jié)點都是靜止的。因為它們通常運行在人無法接近的、惡劣甚至危險的遠程環(huán)境中，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期便成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心問題。在研究初期，人們曾經(jīng)一度認(rèn)為成熟的Internet技術(shù)加上Adhoc路由機制對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是足夠充分的，但深人的研究表明：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)有著明顯不同的技術(shù)要求?前者以數(shù)據(jù)為中心，后者以傳輸數(shù)據(jù)為目的。一些為自組織的Adhoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的協(xié)議和算法并不適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點和應(yīng)用的要求。節(jié)點標(biāo)識(如地址等）的作用在傳感器網(wǎng)絡(luò)中就顯得不是十分重要，因為應(yīng)用程序并不怎么關(guān)心單節(jié)點上的信息；中間節(jié)點上與具體應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)處理、融合和緩存倒顯得非常必要。在密集性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，相鄰節(jié)點間的距離非常短，低功耗的多跳通信模式節(jié)省功耗，同時增加了通訊的隱蔽性，也避免了長距離的無線通訊易受外界噪聲干擾的影響。這些的要求和制約因素為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究提出了新的技術(shù)問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與無線自組織網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別有以下幾點：
  ①無線傳感器網(wǎng)絡(luò)雖然是無線自組織網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形式，但由于傳感網(wǎng)絡(luò)的高密度，大規(guī)模以及傳感節(jié)點的高度自治性使它與無線自組織網(wǎng)絡(luò)存在很多區(qū)別。其中的主要區(qū)別包括:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為了節(jié)能主要采用以數(shù)據(jù)為中心(data-centric)的路由協(xié)議，數(shù)據(jù)可以在中間節(jié)點被處理（如壓縮或聚合）以減少傳遞的跳數(shù)；而自組織網(wǎng)主要采用傳統(tǒng)的以地址為中心(address-centric)的路由算法，中間節(jié)點只負責(zé)數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)。
  ②無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲相對固定，即傳感節(jié)點一旦被部署之后位K-般不發(fā)生變化，這與自組織網(wǎng)節(jié)點的自由移動性存在差別。
  ③傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的分布相對于自組織網(wǎng)中的節(jié)點更加密集，數(shù)量也更多，因此傳感網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議必須具備比自組織網(wǎng)更髙的可擴展性。此外，由于相鄰節(jié)點間的距離非常短，低功耗的多跳通信方式節(jié)省功耗，同時增加了通信的隱蔽性，也避免了長距離的無線通信易受外界噪聲干擾的影響。
  ④傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點依靠電池供電且通常工作在無人環(huán)境下，補充電能非常困難，因此傳感器節(jié)點對節(jié)能的要求非常高。
  由于以上這些差異的存在，使得一些為自組織的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的協(xié)議和算法未必適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點和應(yīng)用要求，或者至少需要修改后才可以使用。例如：為了適應(yīng)廣泛的應(yīng)用程序，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計遵循著“端到端”的邊緣論思想，強調(diào)將一切與功能相關(guān)的處理都放在網(wǎng)絡(luò)的端系統(tǒng)上，中間節(jié)點僅僅負責(zé)數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)，對于傳感器網(wǎng)絡(luò)，這未必是一種合理的選擇;節(jié)點標(biāo)識（如地址等）的作用在傳感器網(wǎng)絡(luò)中就顯得不是十分重要，因為應(yīng)用程序不怎么關(guān)心單節(jié)點上的信息。
  同時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也有其自身的特殊性，例如：由于構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點資源有限，特別是能源有限，怎樣長期、穩(wěn)定地實現(xiàn)與具體應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)處理、融合和緩存就顯得 非常重要.因此，需要某種以能耗最小或時間最短為目標(biāo)的優(yōu)化算法>在密集性的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，相鄰節(jié)點間的距離非常短，信息的發(fā)送和接收一般采用節(jié)點協(xié)作的方式來實現(xiàn)，這種辦法有效拓展了網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸范圍，但也增加了信息的傳輸延時,傳感器網(wǎng)絡(luò)中多采用低功耗多跳通信模式，這種通訊模式可降低功耗,但相對于計算來說，其功耗仍然是比較大的，因此,減少傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通訊量可有效延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，這就涉及到信息的傳輸路徑規(guī)劃、路由算法設(shè)計等方面的問題>對于那些采用飛機或其他手段大量布撒的傳感器節(jié)點，當(dāng)它周圍發(fā)生某種受關(guān)注的事件時，該節(jié)點需要將事件的信息和位置報告給監(jiān)控中心，而怎樣確定節(jié)點自身的位置就涉及到傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點定位問題等。這些特殊性的存在，為傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，而來源于工程實踐的需求，也迫切需要研究人員提供解決這些問題的辦法。

返回目錄:通信工程師互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)新一代工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)匯總

編輯推薦:

中級通信專業(yè)實務(wù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教程匯總

中級通信專業(yè)實務(wù)傳輸與接入教程匯總

通信專業(yè)實務(wù)考試設(shè)備與環(huán)境教程匯總

通信專業(yè)實務(wù)考試交換技術(shù)教程匯總