物聯(lián)網(wǎng)的組織架構(gòu)中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是主要連接機(jī)構(gòu)。它是一種無(wú)中心節(jié)點(diǎn)的全分布系統(tǒng)，通過(guò)隨機(jī)投放的方式，眾多傳感器節(jié)點(diǎn)被密集部署于監(jiān)控區(qū)域。這些傳感器節(jié)點(diǎn)集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊，它們通過(guò)無(wú)線通道相連，自組織地構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

傳感器節(jié)點(diǎn)借助于其內(nèi)置的形式多樣的傳感器，測(cè)量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲吶、雷達(dá)和地震波信號(hào)，也包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等眾多人們感興趣的物理現(xiàn)象。傳感器節(jié)點(diǎn)間具有良好的協(xié)作能力，通過(guò)局部的數(shù)據(jù)交換來(lái)完成全局任務(wù)。

由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)特點(diǎn)的要求，多跳、對(duì)等的通信方式較之傳統(tǒng)的單跳、主從通信方式更適合于無(wú) 線傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還可有效避免在長(zhǎng)距離無(wú)線信號(hào)傳播過(guò)程中遇到的信號(hào)衰落和干擾等問(wèn)題。通過(guò)網(wǎng)關(guān)，傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上，從而將采集到的信息回傳給遠(yuǎn)程的終端用戶使用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下的特點(diǎn)：

1.大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)：

為了獲取信息，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)通常會(huì)有規(guī)律的部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成百上千，甚至更多。

這有兩方面的含義：

一是傳感器節(jié)點(diǎn)分布在很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在原始大森林中采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行森林防火和環(huán)境監(jiān)測(cè)，需要部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)；

二是傳感器節(jié)點(diǎn)部署很密集，在一個(gè)面積不是很大的空間內(nèi)，密集部署了大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)不同空間視角獲 得的信息具有更大的信噪比；通過(guò)分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，降低對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器的準(zhǔn)確度要求；大量冗余節(jié)點(diǎn)的存在，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性能；大量節(jié)點(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域，減少盲區(qū)。

2.自組織網(wǎng)絡(luò)：

在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常情況下傳感器節(jié)點(diǎn)被放置在沒(méi)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方。傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先設(shè)定，節(jié)點(diǎn)之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不知道，如通過(guò)飛機(jī)播撒大量傳感器節(jié)點(diǎn)到面積廣闊的原始森林中，或隨意放置到人不可到達(dá)或危險(xiǎn)的區(qū)域。

這樣就要求傳感器節(jié)點(diǎn)具有自組織的能力，能夠自動(dòng)進(jìn)行配置和管理，通過(guò)拓?fù)淇刂茩C(jī)制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自 動(dòng)形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用過(guò)程中，部分傳感器節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效，也有 一些節(jié)點(diǎn)為了彌補(bǔ)失效節(jié)點(diǎn)、增加監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度而補(bǔ)充到網(wǎng)絡(luò)中，這樣在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)就動(dòng)態(tài)地增加或減少，從而使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨之動(dòng)態(tài)地變化。傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性要能夠適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。

3.多跳路由：

網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通信距離有限，一般在幾十到幾百米范圍內(nèi)，節(jié)點(diǎn)只能與它的鄰居直接通 信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。網(wǎng)絡(luò) 的多跳路由使用網(wǎng)關(guān)和路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完 成的，沒(méi)有專門的路由設(shè)備。這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)既可以是信息的發(fā)起者，也可以是信息的轉(zhuǎn)發(fā)者。

如今隨著人們對(duì)于環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注程度越來(lái)越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來(lái)的侵入式破壞。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，來(lái)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響，監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土壤的成分。

2016年7月5日

成都鑫芯電子科技有限公司編輯部

小編：葫蘆里的小惡魔