民用領(lǐng)域的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解析方案

什么是傳感器網(wǎng)絡(luò)?

傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這些裝置使用傳感器協(xié)作地監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況(比如溫度、聲音、振動、壓力、運(yùn)動或污染物)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源于戰(zhàn)場監(jiān)測等軍事應(yīng)用。而現(xiàn)今無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于很多民用領(lǐng)域，如環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測、健康監(jiān)護(hù)、家庭自動化、以及交通控制等。

傳感器網(wǎng)絡(luò)的原理

傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點(diǎn)除配備了一個或多個傳感器之外，還裝備了一個無線電收發(fā)器、一個很小的微控制器和一個能源(通常為電池)。單個傳感器節(jié)點(diǎn)的尺寸大到一個鞋盒，小到一粒塵埃。傳感器節(jié)點(diǎn)的成本也是不定的，從幾百美元到幾美分，這取決于傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模以及單個傳感器節(jié)點(diǎn)所需的復(fù)雜度。傳感器節(jié)點(diǎn)尺寸與復(fù)雜度的限制決定了能量、存儲、計算速度與頻寬的受限。 　　在計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個研究熱點(diǎn)，每年都會召開很多的研討會和國際會議。

傳感器網(wǎng)絡(luò)的作用

傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括三個方面：感應(yīng)、通訊、計算(硬件、軟件、算法)。其中的關(guān)鍵技術(shù)主要有無線數(shù)據(jù)庫技術(shù)，比如使用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的查詢，和用于和其它傳感器通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是多次跳躍路由協(xié)議。例如摩托羅拉使用在家庭控制系統(tǒng)中的ZigBee無線協(xié)議。

傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)(sensor)、匯聚節(jié)點(diǎn)(sink node)和管理節(jié)點(diǎn)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測區(qū)域(sensor field)內(nèi)部或附近，能夠通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過管理節(jié)點(diǎn)對傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。