无线传感器网络的工作原理.docVIP

无线传感器网络的工作原理 现代意义的无线传感器网络是一种新型的分布式测控系统，由分布在监测区域内的大量传感器节点组成。得益于无线通信技术和微电子技术的飞速发展，开发低成本、低能耗、多功能的微型无线传感器节点已成现实。 图1无线传感器网络系统的典型结构 图1是一个典型的无线传感器网络应用系统的示意图， 它描述了无线传感器网络系统所包含的三种类型的节点，即传感器节点（Sensor node）、汇聚节点（Sink）和任务管理节点（Task manager node）。图中白色的监测区域中已经部署了大量的无线传感器节点，每个节点都可以采集其覆盖区域的现场数据并且路由到sink节点并通过一种多跳的方式来路由数据，节点A就是经过了A-B-C-D-sink的多跳路由来实现数据转发，其它传感器节点的情况依此类推。Sink节点是一个类似于网关的特殊节点，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较强，能够把无线传感器网络桥接到其他的通信网络，比如Internet，从而使终端用户能够方便实时地通过任务管理节点来进行各种操作。Sink节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，也可以是仅带有无线通信接口的网关设备。任务管理节点可以是各种智能终端，PC、PDA甚至是智能手机。 图2无线传感器节点的组成 如图2所示，每个微型节点都集成了传感、数据处理、通信和电源模块，可以对原始数据按要求进行一些简单的计算处理后再发送出去。大量的智能节点通过先进的网状联网（Mesh Networking）方式，可以灵活紧密地部署在被测对象的内部或周围，把人类感知的触角延伸到物理世界的每个角落。尽管单个节点的能力是微不足道的，但是成百上千节点组成的网络系统能带来强大的规模效应。一个典型的无线传感器节点由四个基本模块组成：传感模块、计算模块、无线通信模块和电源模块，如图1所示。根据不同的应用场合，有的无线传感器节点可能还会有一些附加模块，比如定位系统，连续供电系统以及移动基座等。传感模块包含传感器和ADC，计算模块包含MCU和存储器。由于有的MCU内部集成了ADC，所以ADC在这种情况下也可以划入到计算模块。现场采集到的原始传感信息经过A/D转换后被发送到计算模块进行处理，再通过无线通信模块发送到指定地点。电源模块一般采用电池，可以是碱性电池、锂电池或镍氢电池。为了在执行比较耗能的任务时能够保证持续的电力供应，也可以采用太阳能电池。