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无线传感器网络的节点/拓扑结构和特点

发布时间:2021-04-20 发布时间:
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WSN(wirelesssensornetworks)是无线传感器网络,是由大量的具有感知能力的传感器节点,通过自组织方式构成的无线网络。传感器监控不同位置的物理或环境状况(比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物)。无线传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传感器网络被应用于很多民用领域,如环境与生态监测、健康监护、家居自动化以及交通控制等。

一个典型的无线传感器网络的系统架构包括分布式无线传感器节点(群)、接收发送器汇聚节点、互联网或通信卫星和任务管理节点等,如下图所示。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。

无线传感器网络中主要包含两类节点:

传感器节点:具有感知和通信功能的节点,在传感器网络中负责监控目标区域并获取数据,以及完成与其他传感器节点的通信,能够对数据进行简单的处理。

Sink节点:又称为基站节点,负责汇总由传感器节点发送过来的数据,并作进一步数据融合以及其他操作,最终把处理好的数据上传至互联网。

汇聚节点

汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强,它是连接传感器网络与Intemet等外部网络的网关,实现两种协议间的转换,同时向传感器节点发布来自管理节点的监测任务,并把WSN收集到的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点,有足够的能量供给和更多的、Flash和SRAM中的所有信息传输到计算机中,通过汇编软件,可很方便地把获取的信息转换成汇编文件格式,从而分析出传感节点所存储的程序代码、路由协议及密钥等机密信息,同时还可以修改程序代码,并加载到传感节点中。

管理节点

管理节点用于动态地管理整个无线传感器网络:传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。

无线传感器网络的拓扑结构

三种常见拓扑结构

星型拓扑:具有组网简单、成本低;但网络覆盖范围小,一旦sink节点发生故障,所有与sink节点连接的传感器节点与网络中心的通信都将中断。星形拓扑结构组网时,电池的使用寿命较长。

网状拓扑:具有组网可靠性高、覆盖范围大的优点,但电池使用寿命短、管理复杂。

树状拓扑:具有星形和网状拓扑的一些特点,既保证了网络覆盖范围大,同时又不至于电池使用寿命过短,更加灵活、高效。

无线传感器网络的特点

1.自组织性;

2.以数据为中心;

3.应用相关性;

4.动态性;

5.网络规模大;

6.可靠性

无线传感器网络(WSN)被认为是影响人类未来生活的重要技术之一,这一新兴技术为人们提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径。由于WSN本身的特点,使得它与现有的传统网络技术之间存在较大的区别,给人们提出了很多新的挑战。
 


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