陆峰华

摘 要：无线传感器网络一种新型的传感器网络，这种传感器网络弥补了网络线路的不足，使得传感器的网络的稳定和美观性有较大的提升作用。同时这种无线设置可以利用一些新技术将传感设备部署到一些危险的地点尤其对军事、医疗、金融等行业有着重要的意义。本文针对无线网络传感器的方式对传感器网络体系得建设公共进行研究。

关键词：无线网络；传感器；通信体系

1 网络体系结构组成

无线传感器网络系统应该包括几个必要的内容。包括传感器监测目标、传感器效应阀、结点数据处理模块、传感器总体网络。而连接四个系统的设备又包括相应的网络设计以及远程控制阀等。部署一个无线的传感器网络需要设立大量的传感器结点。同时需要一个合理的控制网络，要有一个集中控制的方式。所以要采用星连接和角连接相结合的方式。实现数据的交互工作，使观测点能够传输数据到远程控制中心区，同时远程控制端能接受和处理相应传感器上的目标信息。

目标时传感器网络需要监控的对象，不一定为固体事物，也可以是光、温度、声音等其他信号。传感器通过敏感电阻的方式对物体或者一些物理特性捕捉到相应的数据信号，将其传输至网络的节点，节点处理数据之后将数据传输给远程主机上。然而自然界的物体以及物理性质不是一成不变的，所以只有达到一定的标准，数据才会被采集，因此要设定一个变化的数值，同时利用这个数值操作传感器的设备就是传感器效应阀。另外为了维护整个传感网络，那么就需要传感器上有一点能将模拟信号转为数字信号，同时协调其他传感器工作的一个工作模块，这个工作模块就是节点数据处理模块。同时所有节点数据处理模块与网络的主机相连，构成了一个类似蜘蛛网的结构。这就是传感器的总体网络。

值得一提的是，数据处理节点模块的在网络中有比较特殊的意义，因为它是具有的双重性的，它既能传输数据又能接受数据。所以它在传感器网络中是不可缺少的。它一方面处理来自传感器上的数据，又将该数据传给主机，同时又要接受主机的的信息，把传感的调控指令传递给传感器。因此数据处理模块分为两种形式，一种是主动监测数据的类型。另一种是被动接受数据的类型，根据特性前者多用于主动搜集和传感信息。后者多用于扫描和查询。

2 物理结构体系

传统的无线传感器网络采用单一的网络连接结构。每一个传感器的结构和功能相同，同时节点模块复杂的监测范围大致相同，网络设置较为平整。因此每个传感器和数据模块的能量相互统一，但是这样的方式在长距离的传输过程中经常出现能量不足，造成数据错误和数据丢包、数据中断等效果。同时为了保证数据的传播远端的模块和传感器必须采用大功率的输出信号才能保证信号的传输，但是导致的后果就是长时间的大功率输出，但是元件过热，逐渐出现老化的现象，然后对其产生相应的影响。所以在实际的应用中，更多采用异构节点的方式，建立一个具有层次化的网络，增加网络的传递次数，缩短通讯的的距离，形成一种类似于金字塔形状的网络，保障数据的传输。

其基本含义是，应用支撑层支持应用业务层为各个应用领域服务，提供所需的各种通用服务，在这一层中核心的是中间件软件；管理和信息安全是贯穿各个层次的保障。无线传感器网络中间件和平台软件体系结构主要分为四个层次：网络适配层、基础软件层、应用开发层和应用业务适配层，其中网络适配层和基础软件层组成无线传感器网络节点嵌入式软件（部署在无线传感器网络节点中）的体系结构，应用开发层和基础软件层组成无线传感器网络应用支撑结构（支持应用业务的开发与实现）。网络适配层：在网络适配层中，网络适配器是对无线传感器网络底层（无线传感器网络基础设施、无线传感器操作系统）的封装。基础软件层：基础软件层包含无线传感器网络各种中间件。这些中间件构成无线传感器网络平台软件的公共基础，并提供了高度的灵活性、模块性和可移植性。

完成无线传感器网络接入服务、网络生成服务、网络自愈合服务、网络连通性服务。无线传感器网络中间件和平台软件采用层次化、模块化的体系结构，使其更加适应无线传感器网络应用系统的要求，并用自身的复杂换取应用开发的简单，而中间件技术能够更简单明了地满足应用的需要。一方面，中间件提供满足无线传感器网络个性化应用的解决方案，形成一种特别适用的支撑环境；另一方面，中间件通过整合，使无线传感器网络应用只需面对一个可以解决问题的软件平台，因而以无线传感器网络中间件和平台软件的灵活性、可扩展性保证了无线传感器网络安全性，提高了无线传感器网络数据管理能力和能量效率，降低了应用开发的复杂性。

3 无线传感器网络通信体系结构

无线传感器网络的实现需要自组织网络技术，相对于一般意义上的自组织网络，传感器网络有以下一些特色，需要在体系结构的设计中特殊考虑。

3.1 无线传感器网络中的节点数目众多，这就对传感器网络的可扩展性提出了要求，由于传感器节点的数目多，开销大，传感器网络通常不具备全球唯一的地址标识，这使得传感器网络的网络层和传输层相对于一般网络而言有很大的简化。

3.2 自组织传感器网络最大的特点就是能量受限，传感器节点受环境的限制，通常由电量有限且不可更换的电池供电，所以在考虑传感器网络体系结构以及各层协议设计时，节能是设计的主要考虑目标之一。

3.3 由于传感器网络应用的环境的特殊性，无线信道不稳定以及能源受限的特点，传感器网络节点受损的概率远大于传统网络节点，因此自组织网络的健壮性保障是必须的，以保证部分传感器网络的损坏不会影响全局任务的进行。

3.4 传感器节点模块的密度要高。传感器网络的更新换代速度快，造成传感器的拓扑结构也不断的发展，与之相关的网络协议也面临了一定的调整。所以需要对网络协议和软件进行配套，建立一个稳定的通讯协议网络。另外可将网络分为多个层级，按照层级合理分配相应的网络资源和能量资源。

结束语

构建无线传感器网络就需要对该网络的各种构成要素精心分析，无线传感器网络是一个较为复杂的系统，他对于传感器、无线的系统结构、以及网络的结构都有着很多要求。同时还要考虑工作环境的复杂性。同时要注意网络的通信体系结构，也就是软件和网络的结合，要维持一个稳定网络环境，才能保证传感器信号被随时接收。另外在网络中应该建设足够的模块和传感器，保证网络的健壮，同时每个模块又能相对独立保护，防止模块之间互相影响。

参考文献

[1]李亮斌，姜晟，王卫星，陈华强，焦国辉.基于无线传感器网络的农村供水厂水质监测节点的设计[J].湖南农业大学学报（自然科学版）.2016（02）

[2]袁曦，张曦煌.基于改进蝙蝠算法的无线传感器网络的移动节点部署[J].传感器与微系统.2016（03）

[3]张冰涛，王小鹏.基于ECC的无线传感器网络安全分簇算法[J].兰州交通大学学报.2016（01）