物聯(lián)網(wǎng)的組織架構(gòu)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是主要連接機(jī)構(gòu)。它是一種無中心節(jié)點(diǎn)的全分布系統(tǒng)，通過隨機(jī)投放的方式，眾多傳感器節(jié)點(diǎn)被密集部署于監(jiān)控區(qū)域。這些傳感器節(jié)點(diǎn)集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊，它們通過無線通道相連，自組織地構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

傳感器節(jié)點(diǎn)借助于其內(nèi)置的形式多樣的傳感器，測量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲吶、雷達(dá)和地震波信號，也包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等眾多人們感興趣的物理現(xiàn)象。傳感器節(jié)點(diǎn)間具有良好的協(xié)作能力，通過局部的數(shù)據(jù)交換來完成全局任務(wù)。

由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)特點(diǎn)的要求，多跳、對等的通信方式較之傳統(tǒng)的單跳、主從通信方式更適合于無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時還可有效避免在長距離無線信號傳播過程中遇到的信號衰落和干擾等問題。通過網(wǎng)關(guān)，傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上，從而將采集到的信息回傳給遠(yuǎn)程的終端用戶使用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下的特點(diǎn)：

1.大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)：

為了獲取信息，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)通常會有規(guī)律的部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成百上千，甚至更多。

這有兩方面的含義：

一是傳感器節(jié)點(diǎn)分布在很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在原始大森林中采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行森林防火和環(huán)境監(jiān)測，需要部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)；

二是傳感器節(jié)點(diǎn)部署很密集，在一個面積不是很大的空間內(nèi)，密集部署了大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過不同空間視角獲 得的信息具有更大的信噪比；通過分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測的準(zhǔn)確度，降低對單個節(jié)點(diǎn)傳感器的準(zhǔn)確度要求；大量冗余節(jié)點(diǎn)的存在，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯性能；大量節(jié)點(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)測區(qū)域，減少盲區(qū)。

2.自組織網(wǎng)絡(luò)：

在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常情況下傳感器節(jié)點(diǎn)被放置在沒有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方。傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先設(shè)定，節(jié)點(diǎn)之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不知道，如通過飛機(jī)播撒大量傳感器節(jié)點(diǎn)到面積廣闊的原始森林中，或隨意放置到人不可到達(dá)或危險的區(qū)域。

這樣就要求傳感器節(jié)點(diǎn)具有自組織的能力，能夠自動進(jìn)行配置和管理，通過拓?fù)淇刂茩C(jī)制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自 動形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用過程中，部分傳感器節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效，也有 一些節(jié)點(diǎn)為了彌補(bǔ)失效節(jié)點(diǎn)、增加監(jiān)測準(zhǔn)確度而補(bǔ)充到網(wǎng)絡(luò)中，這樣在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)個數(shù)就動態(tài)地增加或減少，從而使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨之動態(tài)地變化。傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性要能夠適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。

3.多跳路由：

網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通信距離有限，一般在幾十到幾百米范圍內(nèi)，節(jié)點(diǎn)只能與它的鄰居直接通 信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要通過中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。網(wǎng)絡(luò) 的多跳路由使用網(wǎng)關(guān)和路由器來實(shí)現(xiàn)，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完 成的，沒有專門的路由設(shè)備。這樣每個節(jié)點(diǎn)既可以是信息的發(fā)起者，也可以是信息的轉(zhuǎn)發(fā)者。

如今隨著人們對于環(huán)境問題的關(guān)注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，來監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分。

2016年7月5日

成都鑫芯電子科技有限公司編輯部

小編：葫蘆里的小惡魔