袁建清?杨丹?姚念民

[摘 要]无线传感器网络由大量具有数据感知、信息处理和无线通信能力的传感节点组成，节点间以无线多跳的无中自方式连接，它集合了传感测量、微电机系统、嵌入式计算以及网络通信等多种学科，是一门新兴综合性科学技术。本文针对上述情况，对无线传感器网络的体系结构进行分析，在此基础上探讨无线传感器网络若干关键技术。望以此促进无线传感器网络若干关键技术研究与发展。

[关键词]无线传感器网络；关键技术；信息处理

一、导言

无线传感器网络的应用领域十分广阔，能广泛应用于军事、环境检测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械控制、城市交通、空间探索、危险领域的检测和检查等，这些无一不要求及时，准确、快捷的处理收集到的数据，并高效而准确的将决策结果提交给用户，课题所涉及的数据融合、聚簇协议、路由协议，都是针对大多数应用领域里的应用的，因此研究的课题极具应用价值。通过追踪国内外的最新研究成果，并进一步的进行研究具有重大的研究意义。

二、无线传感器网络的体系结构分析

1.无线传感器网络的体系结构

无线传感器网络是一种无线自组网网络：它有几十到上百甚至更多个传感节点，通过无线通信连接成的一个动态、移动的多跳对等网络，通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。具体网络结构如图1所示。传感器节点在监测区域中将感应到的数据以某种方式通过无线通信方式传输给汇聚节点，然后通过其它通信链路最终到达用户。整个网络的网络协议栈如图2所示，通过动态路由和移动管理技术在不可靠、不稳定的信道上传输达到一定等级要求的信息流。

三、无线传感器网络若干关键技术分析

1.基于簇头继承的传感器网络分簇协议

通常聚簇协议将网络内节点可以分为普通节点和骨干节点，骨干节点对周围的普通节点进行管辖。这类算法将整个网络划分为相连的区域，一般又称为分簇算法。骨干网节点是簇头节点，普通节点是簇内节点。分簇算法通常采用周期性的选择簇头节点的做法以均衡网络中的节点能量消耗。无线传感器的网络层次结构大致分为两种：多跳簇结构和单跳簇结构。多跳聚簇协议形成的簇内节点与簇头通信时需要通过其它非簇头节点的中继，簇头从各簇内部节点收集数据，融合后使用多跳通信将数据包发送到位于观测区域中心的基站。它们往往没有考虑能量消耗的均衡性，特别是对于那些靠近簇头和基站的中继节点；并且由于根据这些协议重新建簇的开销过大，会进一步缩短网络的生命周期。

2.无线传感器网络数据融合的研究

数据融合技术通常是可以在传感器网络的多个协议层进行结合的。在应用层对数据进行初步的筛选，达到融合效果；在网络层，很多路由协议结合了数据融合技术，比如分簇融合机制，从而可以将整个网络的通信量分散化，避免冲突的发生；此外还有其它的融合机制，通过减少MAC层的发送开销和发送冲突来达到节省能量的目的，同时又不影响数据质量。采用了分布式数据库技术进行传感器网络的数据收集过程，在应用层进行数据融合，应用层接口采用类SQL的查询语言。一般提供了5个数据融合操作所需的基本操作符：计数（COIJNT），计算最小值，计算最大值，求和，求平均值。在应用层使用分布式数据库的技术，可以获得易用性以及较高融合度的效果。

3.WSN 定位安全认证技术研究

无线传感器网络是由布置或抛洒在监测对象所在的区域的传感器节点通过自组织的方式快速构成的一种无线网络。每个传感器节点都有自己控制的一个区域，通过嵌入到节点内部的感知设备，如视频、音频、温度、湿度、声音或光学设备，化学分析装置以及电磁感应装置等，来对周围感兴趣的物理环境和事物进行监控，也可以通过配置一些专用的功能单元来实现与特定环境交互的功能。传感器节点的通信距离一般较短，只能与自己传输半径内的其他传感器节点（即邻居节点或邻居）交换数据。要访问通信范围以外的节点，必须使用多跳路由。因此，传感器节点既是信息的采集和发出者，也是信息的转发传输者，采集的传感数据通过多跳路由到达汇聚节点或网关节点，汇聚节点或网关节点是一个特殊的节点，可以通过 Internet、移动通信网络、卫星等与网络控制中心进行通信。

四、结语

综上所述，无线传感器网络作为一种全新的特殊的分布式系统能够从它所处的环境中获取若干种特征量，从而实现远程感知，从根本上改变了人类获取信息、处理信息的过程，从这个意义上来说，无线传感器网络是人们延伸向它所处的自然环境中的触角。

参考文献：

[1]傅质馨，朱寅寅，吴晓蓓能量有效的无线传感器网络节点调度算法信息与控制，2010.

[2]张足生，王志奇基于无线传感器网络的智能交通系统[J].BATR.2010.

[3]吴良海基于粒子群优化相关向量机的无线传感器故障检测制造业自动化，2011.