1.3 無線傳感器網絡的特點

無線傳感器網絡除了同Ad hoc網絡一樣存在移動性、通信和電源等局限的共同特征之外，還有一些其他特點，這些特點對無線傳感器網絡的有效應用提出了一系列機遇和挑戰。

1.3.1 系統特點

無線傳感器網絡是一種分布式傳感網絡，它的末梢是可以感知和檢測物理世界的傳感器。無線傳感器網絡中的傳感器通過無線方式通信，網絡設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以與互聯網進行有線或無線方式的連接。

無線傳感器網絡是能根據環境自主完成指定任務的“智能”系統，具有群體智能自主自治系統的行為實現和控制能力，能協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，并發送給觀測者。

1.3.2 技術特點

無線傳感器網絡系統通常包括傳感器節點、匯聚節點和管理節點，大量的傳感器節點隨機部署在檢測區域或附近，無須人員值守。節點之間通過自組織方式構成無線網絡，以協作的方式感知、采集和處理網絡覆蓋區域中的特定信息，可以實現對任意地點的信息在任意時間進行采集、處理和分析。監測的數據沿著其他傳感器節點通過多跳中繼方式傳回匯聚節點，最后借助匯聚鏈路將整個區域內的數據傳送到遠程控制中心，進行集中處理。用戶通過管理節點對傳感器網絡進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。

目前常見的無線網絡包括移動通信網、無線局域網、藍牙網絡、Ad hoc網絡等，與這些網絡相比，無線傳感器網絡具有以下特點：

1）傳感器節點體積小，電源能量有限，傳感器節點各部分集成度很高。由于傳感器節點數量大、分布范圍廣、位置環境復雜，有些節點位置甚至人員都不能到達，傳感器節點的能量補充遇到了困難，所以，在考慮傳感器網絡體系結構及各層協議設計時，節能是設計的主要考慮因素之一。

2）計算和存儲能力有限。由于無線傳感器網絡應用的特殊性，要求傳感器節點的價格低、功耗小，這必然導致其攜帶的處理器能力比較弱、存儲器容量比較小，因此，如何利用有限的計算和存儲資源，完成諸多協同任務，也是無線傳感器網絡技術面臨的挑戰之一。事實上，隨著低功耗電路和系統設計技術的提高，目前已經開發出很多超低功耗微處理器。同時，一般傳感器節點還會配上一些外部存儲器，目前的閃速（Flash）存儲器是一種可以實現低電壓操作、多次寫、無限次讀的非易失存儲介質。

3）通信半徑小，帶寬低。無線傳感器網絡利用“多跳”來實現低功耗的數據傳輸，因此，其設計的通信覆蓋范圍只有幾十米。與傳統的無線網絡不同，傳感器網絡中傳輸的數據大部分是經過節點處理的數據，因此流量較小。根據目前觀察到的現象特征來看，傳感數據所需的帶寬將會很低（1~100kbit/s）。

4）無中心和自組織。在無線傳感器網絡中，所有節點的地位都是平等的，沒有預先制定的中心，各節點通過分布式算法來相互協調，可以在沒有人工干預和任何其他預置網絡設施的情況下自組織成網絡。正是由于無線傳感器網絡沒有中心，所以，網絡不會因為單個節點的損壞而損毀，這使得網絡具有較好的魯棒性和抗毀性。

5）網絡動態性強。無線傳感器網絡主要由三個要素組成，分別是傳感器節點、感知對象和觀察者，三者之間的路徑會發生變化，網絡必須具有可重構和自調整性，因此，無線傳感器網絡具有很強的動態性。

6）以數據為中心的網絡。對于觀察者來說，傳感器網絡的核心是感知數據而不是網絡硬件。以數據為中心的特點要求傳感器網絡的設計必須以感知數據的管理和處理為中心，把數據庫技術和網絡技術緊密結合，從邏輯概念和軟、硬件技術兩方面實現一個高性能的、以數據為中心的網絡系統，使用戶如同使用通常的數據庫管理系統和數據處理系統一樣，自如地在傳感器網絡上進行感知數據的管理和處理。