1.1　無線傳感器網絡介紹

1.1.1　無線傳感器網絡的概念

隨著社會的發展，通信技術發展得越來越快，無線通信技術的應用也越來越廣泛。作為無線通信中的一個新興領域，無線傳感器網絡也得到了迅速的發展，并漸漸走向集成化、規模化。

與此同時，傳感器節點變得越來越微型化，功能卻變得越來越強大，在進行無線通信的同時，還可以進行簡單的信息處理。這類傳感器除了監測環境中我們所需要的一些數據，還能夠對收集到的有用數據進行處理，并將處理后的數據發送到網關，有的傳感器節點甚至還具備數據融合的功能。現在無線傳感器節點已能夠實現信息處理和無線通信功能，無線傳感器網絡就是在這樣的背景下誕生的。

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，WSN）是對上一代傳感器網絡所進行的技術上的革命。早在1999年，一篇名為“傳感器走向無線時代”的文章就已拉開了無線傳感器網絡的序幕，之后在美國的移動計算和網絡國際會議中也提出了無線傳感器網絡的概念，并預測無線傳感器網絡將是21世紀難得的發展領域。美國的一家雜志在2003年談到未來十大新興技術時，排在第一位的就是無線傳感器網絡技術；同年，美國的另外一家雜志《商業周刊》在論述四大新興網絡技術時，無線傳感器網絡也列在其中；甚至《今日防務》雜志給出評論：無線傳感器網絡的出現和大規模發展將會帶來一場跨時代的戰爭革新，這不僅體現在信息網絡領域，軍事領域和未來戰爭也必將發生翻天覆地的變化。從上面我們可以看出，無線傳感器網絡的快速發展和大規模應用，將會推動社會進步和科技發展，引領時代潮流。

無線傳感器網絡是一種特殊的無線通信網絡，它是由許多個傳感器節點通過無線自組織的方式構成的，應用在一些復雜環境，如戰場、環境監控等地方；通過無線的形式將傳感器感知到的數據進行簡單的處理之后，傳送給網關或者外部網絡；因為它具有自組網形式和抗擊毀的特點，已經引起了各個國家的積極關注。

無線傳感器網絡由多個無線傳感器節點和少數幾個匯聚（Sink）節點構成，一般來說，無線傳感器網絡的工作流程如下：首先使用飛機或其他設備在被關注地點撒播大量微型且具有一定數據處理能力的無線傳感器節點，節點激活之后通過無線方式來搜集它附近的傳感器節點，并與這些節點建立連接，從而形成多節點分布式網絡，這些節點通過傳感器感知功能采集這些區域的信息，經過自身處理之后，采用節點間相互通信方式最終傳給外部網絡。

如圖1.1所示，無線傳感器網絡由傳感區域內大量的無線傳感器節點、Sink節點、外部網絡構成，其中無線傳感器節點隨機地分布在被檢測區域內，通過協作感知的形式實現區域內節點間的通信。出于對通信范圍或者節能的考慮，節點只能與固定范圍內的節點交換數據，因此要訪問相鄰節點以外的節點或者要將數據送到外部網絡，必須采用多跳傳輸方式。Sink節點的能量值和通信距離比無線傳感器節點稍強，負責整個無線通信網絡和外部網絡之間的信息交換，從而實現外部網關與傳感區域內節點的相互通信。例如，節點A感知到數據之后，通過節點B、C、D、E多跳傳輸給Sink節點，再由Sink節點傳送給外部網絡（如Internet）。

圖1.1　無線傳感器網絡