2 WSN技术体系及其发展现状
WSN技术是多学科交叉的研究领域,因而包含众多研究方向,WSN技术具有天生的应用相关性,利用通用平台构建的系统都无法达到最优效果。WSN技术的应用定义要求网络中节点设备能够在有限能量(功率)供给下实现对目标的长时间监控,因此网络运行的能量效率是一切技术元素的优化目标。下面从核心关键技术和关键支撑技术两个层面分别介绍应用系统所必须的设计和优化的技术要点。
2.1 核心关键技术
2.1.1 组网模式
在确定采用无线传感器网络技术进行应用系统设计后,首先面临的问题是采用何种组网模式。是否有基础设施支持,是否有移动终端参与,汇报频度与延迟等应用需求直接决定了组网模式。
(1)扁平组网模式
所有节点的角色相同,通过相互协作完成数据的交流和汇聚。最经典的定向扩散路由(Direct Diffusion)研究的就是这种网络结构。
(2)基于分簇的层次型组网模式
节点分为普通传感节点和用于数据汇聚的簇头节点,传感节点将数据先发送到簇头节点,然后由簇头节点汇聚到后台。簇头节点需要完成更多的工作、消耗更多的能量。如果使用相同的节点实现分簇,则要按需更换簇头,避免簇头节点因为过渡消耗能量而死亡。
(3)网状网(Mesh)模式
Mesh模式在传感器节点形成的网络上增加一层固定无线网络,用来收集传感节点数据,另一方面实现节点之间的信息通信,以及网内融合处理。Akyildiz L F等[1]总结了无线Mesh网络的应用模式。