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11无线传感网的体系结构及结构
无线传感网是由一组无线传感器节点以Adhoc(自组织)方式组成的无线网络,其目的是协作地感知、收集和处理无线传感网所覆盖的地理区域中感知对象的信息,并传递给观察者。这种无线传感网集中了传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术,能协作地感知、监测和收集各种环境下所感知对象的信息,通过对这些信息的协作式信息处理,获得感知对象的准确信息,然后通过Adhoc方式传送到需要这些信息的用户。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感网的三个要素。
如图11所示为典型的无线传感网体系结构,它由分布式传感器节点群组成。这些节点通过自组织方式构成无线网络,以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息,并通过多跳方式将整个区域内的信息传送给基站(BS)或汇集节点,BS再通过传输通信网络(由互联网、卫星网或移动通信网构成)将数据传到数据中心或发送给远处的用户。反之,用户可以通过传输通信网发送命令给BS,而BS再将命令转发给各个传感器节点。
无线传感网是以数据为中心的网络。分布式的无线传感网多为分簇形式,将传感器节点分成多个簇,每个簇存在一个簇头节点,负责簇内节点的管理和数据融合,分簇结构的无线传感网的体系结构如图12所示。分簇方式的特点是簇群内的节点只能与本簇的簇头通信,簇头和簇头之间可以相互传递数据,可以通过多跳方式传送数据到数据中心。
112无线传感器节点结构
无线传感器节点是一个微型化的嵌入式系统,它构成了无线传感网的基础层支持平台。典型的传感器节点由数据采集的感知单元、数据处理和存储单元、通信收发的传输单元和节点供电的能源供给单元4个部分组成,感知单元由传感器、AD转换器组成,负责感知监控对象的信息;能源供给单元负责供给节点工作所消耗的能量,一般为小体积的电池;传输单元完成节点间的信息交互通信工作,一般为无线电收发装置,由物理层收发器、MAC层协议、网络层路由协议组成;处理单元包括存储器和微处理器和应用部分,负责控制整个传感器节点的操作,存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据。
典型的传感器节点体积较小,可能小于1cm3次方,常被部署在无人照看或恶劣的环境中,无法更换电池,节点能量受限。实际上各平台最主要区别是采用了不同的处理器、无线通信协议以及与应用相关的不同的传感器。目前国内外出现了多种无线传感网节点的硬件平台。如:美国的CrossBow公司开发的Mote系列节点Mica2、Mr
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