無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信體系研究

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信體系研究 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信體系研究 摘 要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一種新型的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這種傳感器網(wǎng)絡(luò)彌補了網(wǎng)絡(luò)線路的缺乏，使得傳感器的網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和美觀性有較大的提升作用。同時這種無線設(shè)置可以利用一些新技術(shù)將傳感設(shè)備部署到一些危險的地點尤其對軍事、醫(yī)療、金融等行業(yè)有著重要的意義。本文針對無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的方式對傳感器網(wǎng)絡(luò)體系得建設(shè)公共進行研究。 關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)；傳感器；通信體系 1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)組成 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)該包括幾個必要的內(nèi)容。包括傳感器監(jiān)測目標(biāo)、傳感器效應(yīng)閥、結(jié)點數(shù)據(jù)處理模塊、傳感器總體網(wǎng)絡(luò)。而連接四個系統(tǒng)的設(shè)備又包括相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計以及遠(yuǎn)程控制閥等。部署一個無線的傳

2、感器網(wǎng)絡(luò)需要設(shè)立大量的傳感器結(jié)點。同時需要一個合理的控制網(wǎng)絡(luò)，要有一個集中控制的方式。所以要采用星連接和角連接相結(jié)合的方式。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互工作，使觀測點能夠傳輸數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程控制中心區(qū)，同時遠(yuǎn)程控制端能接受和處理相應(yīng)傳感器上的目標(biāo)信息。 目標(biāo)時傳感器網(wǎng)絡(luò)需要監(jiān)控的對象，不一定為固體事物，也可以是光、溫度、聲音等其他信號。傳感器通過敏感電阻的方式對物體或者一些物理特性捕捉到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，將其傳輸至網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，節(jié)點處理數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程主機上。然而自然界的物體以及物理性質(zhì)不是一成不變的，所以只有到達(dá)一定的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)才會被采集，因此要設(shè)定一個變化的數(shù)值，同時利用這個數(shù)值操作傳感器的設(shè)備就是傳感器

3、效應(yīng)閥。另外為了維護整個傳感網(wǎng)絡(luò)，那么就需要傳感器上有一點能將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，同時協(xié)調(diào)其他傳感器工作的一個工作模塊，這個工作模塊就是節(jié)點數(shù)據(jù)處理模塊。同時所有節(jié)點數(shù)據(jù)處理模塊與網(wǎng)絡(luò)的主機相連，構(gòu)成了一個類似蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。這就是傳感器的總體網(wǎng)絡(luò)。 值得一提的是，數(shù)據(jù)處理節(jié)點模塊的在網(wǎng)絡(luò)中有比擬特殊的意義，因為它是具有的雙重性的，它既能傳輸數(shù)據(jù)又能接受數(shù)據(jù)。所以它在傳感器網(wǎng)絡(luò)中是不可缺少的。它一方面處理來自傳感器上的數(shù)據(jù)，又將該數(shù)據(jù)傳給主機，同時又要接受主機的的信息，把傳感的調(diào)控指令傳遞給傳感器。因此數(shù)據(jù)處理模塊分為兩種形式，一種是主動監(jiān)測數(shù)據(jù)的類型。另一種是被動接受數(shù)據(jù)的類型，根據(jù)特性前者

4、多用于主動搜集和傳感信息。后者多用于掃描和查詢。 2 物理結(jié)構(gòu)體系 傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用單一的網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)。每一個傳感器的結(jié)構(gòu)和功能相同，同時節(jié)點模塊復(fù)雜的監(jiān)測范圍大致相同，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置較為平整。因此每個傳感器和數(shù)據(jù)模塊的能量相互統(tǒng)一，但是這樣的方式在長距離的傳輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)能量缺乏，造成數(shù)據(jù)錯誤和數(shù)據(jù)丟包、數(shù)據(jù)中斷等效果。同時為了保證數(shù)據(jù)的傳播遠(yuǎn)端的模塊和傳感器必須采用大功率的輸出信號才能保證信號的傳輸，但是導(dǎo)致的后果就是長時間的大功率輸出，但是元件過熱，逐漸出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，然后對其產(chǎn)生相應(yīng)的影響。所以在實際的應(yīng)用中，更多采用異構(gòu)節(jié)點的方式，建立一個具有層次化的網(wǎng)絡(luò)，增加網(wǎng)絡(luò)的傳遞次數(shù)，縮

5、短通訊的的距離，形成一種類似于金字塔形狀的網(wǎng)絡(luò)，保障數(shù)據(jù)的傳輸。 其根本含義是，應(yīng)用支撐層支持應(yīng)用業(yè)務(wù)層為各個應(yīng)用領(lǐng)域效勞，提供所需的各種通用效勞，在這一層中核心的是中間件軟件；管理和信息平安是貫穿各個層次的保障。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件和平臺軟件體系結(jié)構(gòu)主要分為四個層次：網(wǎng)絡(luò)適配層、根底軟件層、應(yīng)用開發(fā)層和應(yīng)用業(yè)務(wù)適配層，其中網(wǎng)絡(luò)適配層和根底軟件層組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)用開發(fā)層和根底軟件層組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)適配層：在網(wǎng)絡(luò)適配層中，網(wǎng)絡(luò)適配器是對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)底層的封裝。根底軟件層：根底軟件層包含無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各種中間件。這些中間件構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺軟

6、件的公共根底，并提供了高度的靈活性、模塊性和可移植性。 完成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入效勞、網(wǎng)絡(luò)生成效勞、網(wǎng)絡(luò)自愈合效勞、網(wǎng)絡(luò)連通性效勞。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件和平臺軟件采用層次化、模塊化的體系結(jié)構(gòu)，使其更加適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的要求，并用自身的復(fù)雜換取應(yīng)用開發(fā)的簡單，而中間件技術(shù)能夠更簡單明了地滿足應(yīng)用的需要。一方面，中間件提供滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)個性化應(yīng)用的解決方案，形成一種特別適用的支撐環(huán)境；另一方面，中間件通過整合，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用只需面對一個可以解決問題的軟件平臺，因而以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件和平臺軟件的靈活性、可擴展性保證了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平安性，提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理能力和能量效

7、率，降低了應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜性。 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信體系結(jié)構(gòu) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)需要自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，相對于一般意義上的自組織網(wǎng)絡(luò)，傳感器網(wǎng)絡(luò)有以下一些特色，需要在體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計中特殊考慮。 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)目眾多，這就對傳感器網(wǎng)絡(luò)的可擴展性提出了要求，由于傳感器節(jié)點的數(shù)目多，開銷大，傳感器網(wǎng)絡(luò)通常不具備全球唯一的地址標(biāo)識，這使得傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層相對于一般網(wǎng)絡(luò)而言有很大的簡化。 3.2 自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)最大的特點就是能量受限，傳感器節(jié)點受環(huán)境的限制，通常由電量有限且不可更換的電池供電，所以在考慮傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以及各層協(xié)議設(shè)計時，節(jié)能是設(shè)計的主要考慮目標(biāo)之一。 3.

8、3 由于傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的環(huán)境的特殊性，無線信道不穩(wěn)定以及能源受限的特點，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點受損的概率遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，因此自組織網(wǎng)絡(luò)的健壯性保障是必須的，以保證局部傳感器網(wǎng)絡(luò)的損壞不會影響全局任務(wù)的進行。 3.4 傳感器節(jié)點模塊的密度要高。傳感器網(wǎng)絡(luò)的更新?lián)Q代速度快，造成傳感器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也不斷的開展，與之相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也面臨了一定的調(diào)整。所以需要對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟件進行配套，建立一個穩(wěn)定的通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。另外可將網(wǎng)絡(luò)分為多個層級，按照層級合理分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源和能量資源。 結(jié)束語 構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就需要對該網(wǎng)絡(luò)的各種構(gòu)成要素精心分析，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，他對于傳感器、無線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、以及網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)都有著很多要求。同時還要考慮工作環(huán)境的復(fù)雜性。同時要注意網(wǎng)絡(luò)的通信體系結(jié)構(gòu)，也就是軟件和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，要維持一個穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，才能保證傳感器信號被隨時接收。另外在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該建設(shè)足夠的模塊和傳感器，保證網(wǎng)絡(luò)的健壯，同時每個模塊又能相對獨立保護，防止模塊之間互相影響。 參考文獻(xiàn) 【1】李亮斌，姜晟，王衛(wèi)星，陳華強，焦國輝