無(wú)線通信傳感網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成

WSN系統(tǒng)是由無(wú)線傳感器結(jié)點(diǎn)、匯聚結(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理中心以及數(shù)據(jù)瀏覽中心等構(gòu)成的一種新型信息獲取系統(tǒng)。傳感器結(jié)點(diǎn)負(fù)貴采集物理世界的各類(lèi)信息，然后通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息的交流、匯聚，之后物理世界的信息經(jīng)過(guò)Internet. GPRS 和GSM等途徑匯聚于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，這樣物理世界的信息就完全進(jìn)入到信息世界中了。最終信息用戶(hù)可以通過(guò)瀏覽器、手機(jī)和PDA等方式隨時(shí)隨地地獲取這些信息。這樣一套系統(tǒng)可以極大地?cái)U(kuò)展人們感知和了解世界的能力。

1）WSN結(jié)構(gòu)組成

WSN是指在物理環(huán)境中布置的傳感器結(jié)點(diǎn)以無(wú)線通信方式組織成的網(wǎng)絡(luò)。傳感器結(jié)點(diǎn)用于完成數(shù)據(jù)采集工作，并通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，最終由特定的應(yīng)用系統(tǒng)接收。

WSN分層結(jié)構(gòu)通常分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。

（1）物理層定義WSN中基站（Sink） 和結(jié)點(diǎn)（Node）間的通信物理參數(shù)，如使用哪個(gè)頻段、使用何種信號(hào)調(diào)制解調(diào)方式等。

（2）數(shù)據(jù)鏈路層定義各結(jié)點(diǎn)的初始化，通過(guò)收發(fā)設(shè)置（Beacon） 、請(qǐng)求（Request） 、連接（Associate）等消息完成自身網(wǎng)絡(luò)定義，同時(shí)定義數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）幀的調(diào)試策略，避免多個(gè)收發(fā)結(jié)點(diǎn)間的通信沖突。

（3）網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)完成邏輯路由信息的采集，使收發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包能夠按照不同策略，通過(guò)最優(yōu)化路徑到達(dá)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)。

（4）傳輸層提供數(shù)據(jù)包傳輸?shù)目煽啃?，為?yīng)用層提供入口。

（5）應(yīng)用層最后將收集到的結(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行整合處理，滿(mǎn)足不同應(yīng)用程序的計(jì)算需要。

WSN結(jié)點(diǎn)的典型硬件結(jié)構(gòu)主要包括電池及電源管理電路、傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、AID轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、微處理器和射頻模塊等。結(jié)點(diǎn)采用電池供電，一旦電源耗盡，結(jié)點(diǎn)就失去了工作能力。為了最大限度地節(jié)約電源，在硬件設(shè)計(jì)方面，需要盡量采用低功耗器件，在沒(méi)有通信任務(wù)時(shí)，要切斷射頻部分電源：在軟件設(shè)計(jì)方面，各層通信協(xié)議都應(yīng)該以節(jié)能為中心，必要時(shí)可以犧牲一些其他網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)， 以獲得更高的電源效率。

2）WSN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

WSN通常有平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和邏輯分層結(jié)構(gòu)等兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處于相同的平等地位，不存在任何等級(jí)和層次差別，因此也被稱(chēng)為對(duì)等式結(jié)構(gòu)：邏輯分層結(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)按照某種規(guī)則（如地理位置、應(yīng)用需求等）分成各個(gè)簇，每個(gè)簇由簇頭和成員結(jié)點(diǎn)構(gòu)成。

3） WSN結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

為了符合各種已有的無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及協(xié)議的要求，把各種傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)及非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)要求的信號(hào)，產(chǎn)生了相應(yīng)的結(jié)點(diǎn)技術(shù)及結(jié)點(diǎn)產(chǎn)品。在WSN結(jié)點(diǎn)的基本結(jié)構(gòu)中，包括傳感單元（由傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器組成）、處理單元（包括處理器、存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等）、無(wú)線通信單元（由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、MAC和收發(fā)器組成）及能量單元等。此外，可以選擇的其他功能單元包括定位系統(tǒng)、移動(dòng)系統(tǒng)及電源自供電系統(tǒng)等。在WSN的結(jié)點(diǎn)中，除處理單元和無(wú)線通信單元外，最重要的是能量單元，它決定了傳感器整體的壽命周期，對(duì)能量單元的要求是體積小、無(wú)污染、成本低、放電特性好和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等。結(jié)點(diǎn)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特征是技術(shù)含量高、標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜、已有基礎(chǔ)好、成就大企業(yè)的可能性比較大，尤其是在市場(chǎng)不斷擴(kuò)大的條件下。

在WSN中，結(jié)點(diǎn)可以通過(guò)飛機(jī)布撒或人工布置等方式，大量部署在被感知對(duì)象內(nèi)部或者附近，這些結(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式實(shí)時(shí)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息，通過(guò)多跳網(wǎng)絡(luò)將區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信息經(jīng)由接收發(fā)送器傳送到遠(yuǎn)程控制管理中心（Savant系統(tǒng)中的用戶(hù)管理模塊）。此外，遠(yuǎn)程控制管理中心也可對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和操作。

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