每日一课 | 智慧灯杆感知技术之无线传感网的节点与特点介绍

 

3.1.2 无线传感网

无线传感网（Wireless Sensor Network，WSN）是一种分布式传感网络，末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。其中的传感器通过无线方式通信，网络设置灵活，设备位置可以随时更改，以有线或无线方式连接形成一个多跳自组织的网络。其主要组成部分为传感器、通信模块和数据处理单元的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，这个网络称为无线传感器网络。无线传感器网络中主要包含如下3类节点。

（1）传感器节点（Sensor Node）。传感器节点是具有感知和通信功能的节点，在传感器网络中负责监控目标区域并获取数据，以及完成与其他传感器节点的通信，能够对数据进行简单的处理。

（2）汇票节点（Shk Noe）。汇票节点又称基站节点，负责汇总由传感器节成发过来的数据，并作进一步数据融合及其他操作，最终把处理好的数据上传至互联网。

（3）管理节点（Manage Node）。管理节点负责动态管理整个无线传感网，访问用方通过管理节点访问和获取无线传感网中的其他节点资源。

图3-3 无线传感器网络系统结构

无线传感器网络具有如下5个特点。

（1）大规模网络组网。网络区域大，网络节点部署密集，不同空间视角可以获得更大的信味比信息，分布式处理采集信息能有效提高数据检测的精准度，降低对于单个网络节点的容错要求，具备较高的稳健性。

（2）自组尔网络，动态指补结构。网络形式具备不确定性，网络拓扑结构可变，能动行网的置和自管理，在部分传感器节点由于能们耗尽或环境因素造成失，本身能够适应这种动态拓扑结构的变化，整个传感网络系统具有较好的可重构性。

（3）多路由运程数据传输。在无线传感器网络中，节点与其相近的节点进行数据传输，当需要实现两个非临近节点的数据传送时，就要进行多路由选择。多路由是指一个节点的数据发往较远（非临近）节点时，可通过中间节点作为中继传递信息，而这些中继节点和一般节点一样，也可传递与自己相关的数据信息。这样每个节点就能实现两个功能：发送和转发信息。一个节点通过多条路由即可将信息远距离发送到目标节点。

 

（4）高可靠网络。无线传感器网络宜部署在恶劣条件和实施部署困难的区域，传器节点可工作于室外露天环境，适应环境条件恶劣的场景，具备较高的工作稳定性。由于网络节点较多，网络维护要求无线传感器网络具备较高的通信保密性和抵抗网络攻击的安全性，防止监测数据被非法盗取和信息伪造。因此，无线传感器网络在软硬件应用上往往具备较好的稳健性和容错率。

（5）以数据为中心的网络。传统互联网是以计算机终端为基础形成的现有网络基础，终端系统可以脱离网络而独立存在。互联网设备具备网络中唯一的接入地址标识-IP。网络中的资源定位和数据传输依赖终端、路由设备、服务器等网络设备的IP地址。而无线传感器网络是一种以任务为导向的网络，网络节点标识取决于无线传感网络协议的设定，节点与节点之间是一种无关联的动态结构，网络的日志与事件查询往往不是以节点为终端的，而是由用户通过管理节点直接获取信息，这种以数据为中心的网络具备较强的动态特性，符合现有的网络与信息时代以数据为核心导向的发展趋势。

在智慧灯杆应用的车联网RSU、智慧安防、环境监测监控等实际场景中，迫切需要这种无线感知网络，并在此技术基础之上，引入图像、音／视频等多媒体数据形式。这些信息通过单跳或多跳中继传送到汇聚节点，汇聚节点接收的数据传输到数据监控中心，通过分析处理并发送到用户终端，实现全面有效的信息处理响应。