无线传感网的结构

WSN系统是由无线传感器结点、汇聚结点、数据处理中心以及数据浏览中心等构成的一种新型信息获取系统。传感器结点负贵采集物理世界的各类信息，然后通过专用网络协议实现信息的交流、汇聚，之后物理世界的信息经过Internet. GPRS 和GSM等途径汇聚于网络数据库服务器中，这样物理世界的信息就完全进入到信息世界中了。最终信息用户可以通过浏览器、手机和PDA等方式随时随地地获取这些信息。这样一套系统可以极大地扩展人们感知和了解世界的能力。

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1)WSN结构组成

WSN是指在物理环境中布置的传感器结点以无线通信方式组织成的网络。传感器结点用于完成数据采集工作，并通过传感器网络将数据发送到网络中，最终由特定的应用系统接收。

WSN分层结构通常分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

(1)物理层定义WSN中基站(Sink) 和结点(Node)间的通信物理参数，如使用哪个频段、使用何种信号调制解调方式等。
(2)数据链路层定义各结点的初始化，通过收发设置(Beacon) 、请求(Request) 、连接(Associate)等消息完成自身网络定义，同时定义数据链路层(MAC)帧的调试策略，避免多个收发结点间的通信冲突。
(3)网络层负责完成逻辑路由信息的采集，使收发网络数据包能够按照不同策略，通过最优化路径到达目标结点。
(4)传输层提供数据包传输的可靠性，为应用层提供入口。
(5)应用层最后将收集到的结点信息进行整合处理，满足不同应用程序的计算需要。

WSN结点的典型硬件结构主要包括电池及电源管理电路、传感器、信号调理电路、AID转换器、存储器、微处理器和射频模块等。结点采用电池供电，一旦电源耗尽，结点就失去了工作能力。为了最大限度地节约电源，在硬件设计方面，需要尽量采用低功耗器件，在没有通信任务时，要切断射频部分电源:在软件设计方面，各层通信协议都应该以节能为中心，必要时可以牺牲一些其他网络性能指标， 以获得更高的电源效率。

2)WSN组网结构

WSN通常有平面拓扑结构和逻辑分层结构等两种组网结构。平面拓扑结构所有网络结点处于相同的平等地位，不存在任何等级和层次差别，因此也被称为对等式结构:逻辑分层结构中网络结点按照某种规则(如地理位置、应用需求等)分成各个簇，每个簇由簇头和成员结点构成。

3) WSN结点结构

为了符合各种已有的无线和有线网络技术及协议的要求，把各种传感器输出的标准及非标准信号转化为网络要求的信号，产生了相应的结点技术及结点产品。在WSN结点的基本结构中，包括传感单元(由传感器和A/D转换器组成)、处理单元(包括处理器、存储器、嵌入式操作系统等)、无线通信单元(由无线网络、MAC和收发器组成)及能量单元等。此外，可以选择的其他功能单元包括定位系统、移动系统及电源自供电系统等。 在WSN的结点中，除处理单元和无线通信单元外，最重要的是能量单元，它决定了传感器整体的寿命周期，对能量单元的要求是体积小、无污染、成本低、放电特性好和环境适应性强等。结点技术和网络技术的特征是技术含量高、标准复杂、已有基础好、成就大企业的可能性比较大，尤其是在市场不断扩大的条件下。

在WSN中，结点可以通过飞机布撒或人工布置等方式，大量部署在被感知对象内部或者附近，这些结点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，通过多跳网络将区域内的数据信息经由接收发送器传送到远程控制管理中心(Savant系统中的用户管理模块)。此外，远程控制管理中心也可对网络结点进行实时控制和操作。



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