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無線傳感器網絡

無線傳感器網絡(wirelesssensornetwork,WSN)是綜合了傳感器技術、嵌入式計算機技術、分布式信息處理技術和無線通信技術,能夠協作地實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息,並對這些數據進行處理,獲得詳盡而準確的信息。傳送到需要這些信息的用戶。它是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成,通過無線通信方式形成壹個多跳的自組織的網絡系統。傳感器、感知對象和觀察者構成了傳感器網絡的三要素。

無線傳感器網絡作為當今信息領域新的研究熱點,涉及到許多學科交叉的研究領域,要解決的關鍵技術很多,比如:網絡拓撲控制、網絡協議、網絡安全、時間同步、定位技術、數據融合、數據管理、無線通信技術等方面,同時還要考慮傳感器的電源和節能等問題。

所謂部署問題,就是在壹定的區域內,通過適當的策略布置傳感器節點以滿足某種特定的需求。優化節點數目和節點分布形式,高效利用有限的傳感器網絡資源,最大程度地降低網絡能耗,均是節點部署時應註意的問題。

目前的研究主要集中在網絡的覆蓋問題、連通問題和能耗問題3個方面。

基於節點部署方式的覆蓋:1)確定性覆蓋2)自組織覆蓋

基於網格的覆蓋:1)方形網格2)菱形網格

被監測目標狀態的覆蓋:1)靜態目標覆蓋2)動態目標覆蓋

連通問題可描述為在傳感器節點能量有限,感知、通信和計算能力受限的情況下,采用壹定的策略(通常設計有效的算法)在目標區域中部署傳感器節點,使得網絡中的各個活躍節點之間能夠通過壹跳或多跳方式進行通信。連通問題涉及到節點通信距離和通信範圍的概念。連通問題分為兩類:純連通與路由連通。

覆蓋中的節能對於覆蓋問題,通常采用節點集輪換機制來調度節點的活躍/休眠時間。連通中的節能針對連通問題,也可采用節點集輪換機制與調整節點通信距離的方法。而文獻中涉及最多的主要是從節約網絡能量和平衡節點剩余能量的角度進行路由協議的研究。