1、第 2章 无线传感器网络体系结构2.1 体系结构概述无线传感器网络包括 4类基本实体对象：目标、观测节点、传感节点和感知视场。另外，还需定义外部网络、远程任务管理单元和用户来完成对整个系统的应用刻画，如图 2-1所示。 大量传感节点 随机部署 ，通过 自组织 方式构成网络， 协同 形成 对目标的感知 视场。传感节点检测的目标信号经本地简单处理 后通过邻近传感节点 多跳传输 到观测节点。用户和远程任务管理单元 通过外部网络，比如卫星通信网络或 Internet，与节点进行交互。 观测节点向网络发布查询请求和控制指令，接收传感节点返回的目标信息。第 2章 无线传感器网络体系结构传感节点 具有原始数
2、据采集、本地信息处理、无线数据传输及与其它节点协同工作的能力，依据应用需求，还可能携带定位，能源补给或移动等模块。节点可采用飞行器撒播、火箭弹射或人工埋置等方式部署。目标 是网络感兴趣的对象及其属性，有时特指某类信号源。传感节点通过目标的热、红外、声纳、雷达或震动等信号，获取目标温度、光强度、噪声、压力、运动方向或速度等属性。传感节点对感兴趣目标的信息获取范围称为该节点的 感知视场 ，网络中所有节点视场的集合称为该网络的感知视场。当传感节点检测到的目标信息超过设定阀值，需提交给观测节点时，被称为有效节点。 观测节点 具有双重身份。 一方面，在网内作为接收者和控制者，被授权监听和处理网络的事件消
3、息和数据，可向传感器网络发布查询请求或派发任务； 另一方面，面向网外作为中继和网关完成传感器网络与外部网络间信令和数据的转换，是连接传感器网络与其它网络的桥梁。 通常假设观测节点能力较强，资源充分或可补充。观测节点有 被动触发 和 主动查询 两种工作模式，前者被动地由传感节点发出的感兴趣事件或消息触发，后者则周期扫描网络和查询传感节点，较常用。第 2章 无线传感器网络体系结构1.传感器节点（ 1）数据采集模块 （ 2）处理控制模块 （ 3）无线通信模块（ 4）能量供应模块 2. 汇聚节点3.管理节点第 2章 无线传感器网络体系结构2.2.2 无线传感器网络软件体系结构无线传感器网络中间件和平台
4、软件体系结构主要分为四个层次：网络适配层、基础软件层、应用开发层和应用业务适配层。其中，网络适配层和基础软件层组成无线传感器网络节点嵌入式软件 (部署在无线传感器网络节点中 )的体系结构，应用开发层和基础软件层组成无线传感器网络应用支撑结构 (支持应用业务的开发与实现 )。（ 1）网络适配层：（ 2）基础软件层：1）网络中间件2）配置中间件3）功能中间件4）管理中间件5）安全中间件第 2章 无线传感器网络体系结构2.2.3 无线传感器网络的协议栈无线传感器网络的协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。这些管理平台使得传感器节点能够按照能源
5、高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。图 2-5所示为协议栈模型，定位和时间子层在协议栈中的位置比较特殊，它们既要依赖于数据传输通道进行协作定位和时间同步协商，同时又要为各层网络协议提供信息支持，如基于时分复用的 MAC协议、基于地理位置的路由协议等都需要定位和同步信息。第 2章 无线传感器网络体系结构2.2.4 无线传感器网络通信体系结构（ 1）物理层（ 2）数据链路层（ 3）网络层（ 4）传输控制层（ 5）应用层无线传感网络结构 一、单跳网络 概念：为了向汇聚节点传送数据，各传感器节点可以采用单跳方式将各自的数据直接发送给汇聚节点，采用这种方式所形成的网络结构 为单跳网络结构。 优点：网络结构简单 缺点：长距离通信，能量消耗、硬件花费高；能量不能得以均衡使用；随网络变大传输碰撞引起传输延迟。
