1.3 无线传感器网络的特点
无线传感器网络技术由大量的传感器节点以自组织多跳的形式构成无线通信网络,实现对网络区域内监测对象的数据采集、处理和传输。
无线传感器网络具有以下特点:
1.大规模
无线传感器网络大规模的含义包括两层:一层是监测的区域一般比较大,传感器部署在很广的范围内;另一层的含义是部署的传感器节点的数量较多,目的是通过部署冗余节点,使网络系统具有很强的容错能力,提高监测的准确性,减少覆盖盲区。
2.自组织
通常情况下,传感器节点被随机抛撒部署,节点的位置不能预先精确确定,节点之间的邻居关系也不能预先知道。在使用的过程中,部分传感器节点有可能由于能量耗尽或环境因素失效,也有一些节点后期可能会补充到网络中。这就要求无线传感器网络必须能够拥有自组织网络结构的能力,能够确保自动配置和管理,从而适应网络结构的变化。
3.动态性
无线传感器网络的拓扑结构可能会因为很多原因而发生变化,如能量耗尽、环境因素、节点故障、通信链路质量变化、节点移动或加入等。无线传感器网络受到这些因素的影响导致网络拓扑结构发生变化,因此说无线传感器网络具有动态性。这种特点要求无线传感器网络必须能够自行组织网络结构、自动配置和管理,适应动态性的变化。
4.可靠性
无线传感器网络通常部署在环境恶劣的地方,极易遭到损坏或破坏,而且还常被部署在人类不宜到达的地方,后期更换维护的难度增大。无线传感器网络的节点数目众多,分布的区域较大,这也大大增加了维护的难度。因此,要求无线传感器网络的软硬件都必须具有良好的健壮性和容错性。
5.应用相关性
不同的传感器网络关心不同的物理量,因此它们的应用系统也多种多样,比一般的网络系统更贴近实际的需求和应用。不同的应用背景,无线传感器网络的开发设计各不相同,系统的硬件平台、软件系统和网络协议会有所差别。针对每一个具体的应用来研究传感器网络技术,是传感器网络设计不同于传统网络的一个很重要特征。
6.资源受限
由于无线传感器网络的节点数量多,一般情况下节点的价格低,而且无线传感器网络要求节点的体积小和功耗低,所以节点的计算能力、存储能力、通信能力和电源能量等都很有限。无线传感器网络在设计和开发时必须充分考虑到其资源受限的特点。
7.以数据为中心
传统的互联网是一个以IP地址为中心的网络,要想访问互联网中的资源,必须知道存放资源的服务器的IP地址。
在传感器网络中,大量节点随机部署在监测区域内,用户往往感兴趣的是某一个事件的发生,而不关心这个事件是由哪个传感器监测到目标。所以说,无线传感器网络是以数据为中心的。例如,在实现目标跟踪的无线传感器网络中,用户只关心目标出现的位置和事件,并不关心哪个节点监测到目标。事实上,在目标移动的过程中,必然是不同的节点提供目标的位置消息。