WSN是一个全新的信息采集平台,可以实时监控和采集网络分布区域内各种检测对象的信息,并将信息发送到网关节点,从而实现指定范围内的目标检测和跟踪。WSN具有移动性和自组织性,是一个动态的大规模网络,可以在有限的硬件资源、有限的能源和无人值守的环境下向用户传输数据。WSN的特点如下。
(1)动态网络。WSN拥有强大的网络动力。由于能源和环境问题,传感器节点会死亡,或者由于节点的移动性,会有新的节点加入网络,使得整个网络的拓扑结构发生动态变化。这就要求WSN适应这种变化,使网络具有可调整性和可重构性。
(2)硬件资源有限。由于价格、体积、功耗的限制,节点在通信能力、计算能力、内存空等方面都远弱于普通计算机。通常节点的通信距离一般在几十米到几百米的范围内,所以节点只能和其他节点直接通信。如果你想与其射频覆盖范围之外的节点进行通信,你需要通过中间节点进行路由,这样每个节点既可以是信息的发起者,也可以是信息的转发器。此外,由于节点的计算能力有限,传统互联网上成熟的协议和算法对WSN来说过于昂贵,有必要重新设计简单有效的协议。
(3)精力有限。网络节点由电池供电,电池的容量一般不是很大。由于应用领域的特殊性,电池不能频繁充电或更换。一旦电池能量耗尽,这个节点就会失去功能(死亡)。因此,WSN的设计技术和协议应以节能为基础。如何节约能源,最大限度地延长网络寿命是WSN的重要研究课题之一。
(4)大规模网络。为了在一个区域内执行高密度的监测和传感任务,WSN经常在这个区域内放置数千甚至更多的传感器节点,比移动通信网络大一个数量级,甚至不能给单个节点分配统一的地址。WSN的节点分布非常密集,这是减少盲点、提高监测精度的必由之路,但需要中心节点提高数据融合能力。因此,WSN主要不是依靠单个设备来提高其能力,而是通过大规模冗余嵌入式设备的合作来提高系统的可靠性和工作质量。
(5)注重数据。在WSN,人们关注的主要是某个区域的一些观测指标,而不是某个特定节点的观测数据,这是WSN以数据为中心的特点。相比之下,互联网传输的数据与节点的物理地址相关联。以数据为中心的特点要求WSN摆脱传统的网络寻址过程,快速有效地组织每个节点的感知信息,融合提取有用的信息,并直接发送给用户。
(6)广播传播。由于WSN的节点数量巨大,不可能像在特设网络中那样在网络和通信中使用点对点通信,而是使用广播来加快信息传播的范围和速度并节省电力。
(7)无人值守。传感器的应用与物理世界密切相关,传感器节点往往密集分布在迫切需要监控的物理环境中。
由于规模庞大,不可能人工“照顾”每个节点,网络系统往往无人值守工作。每个节点只能依靠自己或独立获得的能量(电池、太阳能)供电。由此产生的能源限制是阻碍WSN发展和应用的最重要瓶颈之一。
(8)易受物理环境影响。WSN与其自然环境密切相关,并随着环境的变化而变化。比如低能耗的无线运动,容易受到环境因素的影响;外部变化导致网络负载和运行规模的动态变化。这些因素严重影响系统的性能,并要求WSN具有对动态环境变化的适应性。
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