每日一課 | 智慧燈桿感知技術(shù)之無線傳感網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)與特點(diǎn)介紹

3.1.2無線傳感網(wǎng)

無線傳感網(wǎng)（Wireless Sensor Network，WSN）是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。其中的傳感器通過無線方式通信，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時(shí)更改，以有線或無線方式連接形成一個多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)。其主要組成部分為傳感器、通信模塊和數(shù)據(jù)處理單元的節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)通過協(xié)議自組成一個分布式網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)稱為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中主要包含如下3類節(jié)點(diǎn)。

（1）傳感器節(jié)點(diǎn)（Sensor Node）。傳感器節(jié)點(diǎn)是具有感知和通信功能的節(jié)點(diǎn)，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域并獲取數(shù)據(jù)，以及完成與其他傳感器節(jié)點(diǎn)的通信，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行簡單的處理。

（2）匯票節(jié)點(diǎn)（Shk Noe）。匯票節(jié)點(diǎn)又稱基站節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)匯總由傳感器節(jié)成發(fā)過來的數(shù)據(jù)，并作進(jìn)一步數(shù)據(jù)融合及其他操作，最終把處理好的數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)。

（3）管理節(jié)點(diǎn)（Manage Node）。管理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)動態(tài)管理整個無線傳感網(wǎng)，訪問用方通過管理節(jié)點(diǎn)訪問和獲取無線傳感網(wǎng)中的其他節(jié)點(diǎn)資源。

圖3-3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有如下5個特點(diǎn)。

（1）大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)區(qū)域大，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署密集，不同空間視角可以獲得更大的信味比信息，分布式處理采集信息能有效提高數(shù)據(jù)檢測的精準(zhǔn)度，降低對于單個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的容錯要求，具備較高的穩(wěn)健性。

（2）自組爾網(wǎng)絡(luò)，動態(tài)指補(bǔ)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)形式具備不確定性，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可變，能動行網(wǎng)的置和自管理，在部分傳感器節(jié)點(diǎn)由于能們耗盡或環(huán)境因素造成失，本身能夠適應(yīng)這種動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，整個傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有較好的可重構(gòu)性。

（3）多路由運(yùn)程數(shù)據(jù)傳輸。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)與其相近的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)兩個非臨近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送時(shí)，就要進(jìn)行多路由選擇。多路由是指一個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)往較遠(yuǎn)（非臨近）節(jié)點(diǎn)時(shí)，可通過中間節(jié)點(diǎn)作為中繼傳遞信息，而這些中繼節(jié)點(diǎn)和一般節(jié)點(diǎn)一樣，也可傳遞與自己相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。這樣每個節(jié)點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)兩個功能：發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)信息。一個節(jié)點(diǎn)通過多條路由即可將信息遠(yuǎn)距離發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

（4）高可靠網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)宜部署在惡劣條件和實(shí)施部署困難的區(qū)域，傳器節(jié)點(diǎn)可工作于室外露天環(huán)境，適應(yīng)環(huán)境條件惡劣的場景，具備較高的工作穩(wěn)定性。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較多，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備較高的通信保密性和抵抗網(wǎng)絡(luò)攻擊的安全性，防止監(jiān)測數(shù)據(jù)被非法盜取和信息偽造。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軟硬件應(yīng)用上往往具備較好的穩(wěn)健性和容錯率。

（5）以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)是以計(jì)算機(jī)終端為基礎(chǔ)形成的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，終端系統(tǒng)可以脫離網(wǎng)絡(luò)而獨(dú)立存在?；ヂ?lián)網(wǎng)設(shè)備具備網(wǎng)絡(luò)中唯一的接入地址標(biāo)識-IP。網(wǎng)絡(luò)中的資源定位和數(shù)據(jù)傳輸依賴終端、路由設(shè)備、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種以任務(wù)為導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識取決于無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)定，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間是一種無關(guān)聯(lián)的動態(tài)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的日志與事件查詢往往不是以節(jié)點(diǎn)為終端的，而是由用戶通過管理節(jié)點(diǎn)直接獲取信息，這種以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)具備較強(qiáng)的動態(tài)特性，符合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)與信息時(shí)代以數(shù)據(jù)為核心導(dǎo)向的發(fā)展趨勢。

在智慧燈桿應(yīng)用的車聯(lián)網(wǎng)RSU、智慧安防、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控等實(shí)際場景中，迫切需要這種無線感知網(wǎng)絡(luò)，并在此技術(shù)基礎(chǔ)之上，引入圖像、音／視頻等多媒體數(shù)據(jù)形式。這些信息通過單跳或多跳中繼傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)監(jiān)控中心，通過分析處理并發(fā)送到用戶終端，實(shí)現(xiàn)全面有效的信息處理響應(yīng)。