無線傳感器網絡是由散布在工作區域中大量的體積小
、成本低、具有無線通信、傳感和數據處理能力的傳感器節點組成的。每個節點可能具有不同的感知形態，例如聲納、震動波、紅外線等
，節點卻可以完成對目標信息的采集、傳輸、決策製定與實施
，實現區域監控、目標跟蹤、定位和預測等任務。每一個節點都具有存儲、處理、傳輸數據的能力。通過無線網絡
，傳感器節點之間可以相互交換信息，也可以把信息傳送到遠程端。

無線傳感器網絡的通訊體係結構

無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)實(shi)現(xian)需(xu)要(yao)自(zi)組(zu)織(zhi)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)，相(xiang)對(dui)於(yu)一(yi)般(ban)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)自(zi)組(zu)織(zhi)網(wang)絡(luo)，該(gai)網(wang)絡(luo)有(you)以(yi)下(xia)一(yi)些(xie)特(te)點(dian)，需(xu)要(yao)在(zai)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)的(de)設(she)計(ji)中(zhong)特(te)殊(shu)考(kao)慮(lv)。無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)中(zhong)的(de)節(jie)點(dian)數(shu)目(mu)眾(zhong)多(duo)，這(zhe)就(jiu)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)可(ke)擴(kuo)展(zhan)性(xing)提(ti)出(chu)了(le)要(yao)求(qiu)，由(you)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)的(de)數(shu)目(mu)多(duo)
、開銷大
，傳感器網絡通常不具備全球唯一的地址標識
，這使得傳感器網絡的網絡層和傳輸層相對於一般網絡而言有很大的簡化。

自zi組zu織zhi傳chuan感gan器qi網wang絡luo最zui大da的de特te點dian就jiu是shi能neng量liang受shou限xian，傳chuan感gan器qi節jie點dian受shou環huan境jing的de限xian製zhi
，通tong常chang由you電dian量liang有you限xian且qie不bu可ke更geng換huan的de電dian池chi供gong電dian
，所suo以yi在zai考kao慮lv傳chuan感gan器qi網wang絡luo體ti係xi結jie構gou以yi及ji各ge層ceng協xie議yi設she計ji時shi
，節jie能neng是shi設she計ji的de主zhu要yao考kao慮lv目mu標biao之zhi一yi。

由(you)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)應(ying)用(yong)的(de)環(huan)境(jing)的(de)特(te)殊(shu)性(xing)
，無(wu)線(xian)信(xin)號(hao)不(bu)穩(wen)定(ding)以(yi)及(ji)能(neng)源(yuan)受(shou)限(xian)的(de)特(te)點(dian)，傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)節(jie)點(dian)受(shou)損(sun)的(de)概(gai)率(lv)遠(yuan)大(da)於(yu)傳(chuan)統(tong)網(wang)絡(luo)節(jie)點(dian)
，因(yin)此(ci)自(zi)組(zu)織(zhi)網(wang)絡(luo)的(de)健(jian)壯(zhuang)性(xing)保(bao)障(zhang)是(shi)必(bi)須(xu)的(de)
，以(yi)保(bao)證(zheng)部(bu)分(fen)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)損(sun)壞(huai)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)全(quan)局(ju)任(ren)務(wu)的(de)進(jin)行(xing)。

傳感器節點高密度部署，網絡拓撲結構變化快。對於拓撲結構的維護也提出了挑戰。

根gen據ju以yi上shang特te性xing分fen析xi
，傳chuan感gan器qi網wang絡luo需xu要yao根gen據ju用yong戶hu對dui網wang絡luo的de需xu求qiu設she計ji適shi應ying自zi身shen特te點dian的de網wang絡luo體ti係xi結jie構gou，為wei網wang絡luo協xie議yi和he算suan法fa的de標biao準zhun化hua提ti供gong統tong一yi的de技ji術shu規gui範fan，使shi其qi能neng夠gou滿man足zu用yong戶hu的de需xu求qiu。無wu線xian傳chuan感gan執zhi行xing網wang絡luo通tong信xin體ti係xi結jie構gou如ru圖tu1所示，即橫向的通信協議層和縱向的傳感器網絡管理麵。通信協議層可以劃分為物理層
、鏈路層、網絡層、傳輸層
、應用層。而網絡管理麵則可以劃分為能耗管理麵
、移動性管理麵以及任務管理麵，管理麵的存在主要是用於協調不同層次的功能以求在能耗管理
、移動性管理和任務管理方麵獲得綜合考慮的最優設計。


基於CC2510的無線傳感器網絡節點設計

無線傳感器網絡是由大量傳感器節點通過無線通信技術自組織構成的網絡。從小體積、低功耗和高可靠性節點設計和自組織協議的角度，基於CC2510的節點結構能方便地實現節點自組織和數據多點跳傳的無線通訊協議。

Chipcon公司的CC2510芯片是一塊內嵌8051單片機的單片可編程UHF收發器芯片。該芯片除了以8051技術為核心外，還內嵌32kB的Flash存儲器、4kB的SRAM
，以及8通道8-14 b i t A/D轉換器、1個16位定時器和3個8位定時器、2個UART/SPI
、RTC、看門狗電路、DES編碼和21個通用I/O.芯片的高度集成結構使其具有高速度
、高靈敏度性、低功耗

、低成本、集成單片機和位判決、同步
、頻率靈活性等特點。

以往的無線傳感器網絡節點設計是將數據處理控製模塊和通信模塊分開，至少使用兩塊芯片。CC2510芯片使原有的數據處理控製和通信兩大模塊的設計隻需要1塊6mmx6mm芯片就可以完成，減少了整個係統體積
，降低了成本。而且無線收發電路和8051單片機係統有機地整合在同一晶片上，最大限度地減少了單片機數字電路對高頻模擬電路的幹擾，提高了可靠性。圖2為應用CC2510芯片的節點設計框架。


該無線傳感器網絡由一個基站和若幹個無線傳感器節點構成
，文中以6個傳感器節點為例。傳感器節點負責中轉其他節點數據包和采集、處理
、壓縮數據
，並將數據包發送出去。基站節點負責發出控製命令和接收各個傳感器節點發回的數據
，並通過RS232接口把數據發送給PC機。PC機對各個數據進行綜合分析處理。網絡組成如圖3所示。


工廠“可穿戴設備”的無線傳感器網

工廠的“可穿戴”設備通過無線傳感器網可以隨時聯網測量、隨時移動
、數據可存儲、可分析、可聯網查看數據等。以某公司基於CC2510的無線傳感器網絡為例，它可以測量環境溫度、環境濕度、設備表麵溫度、冷庫內部溫度等多種物理量，並通過900M無線網絡將測量數據發送給接收端。該無線傳感器網絡安裝時不需要技術員，自己就能完成安裝
；在非特殊場合時，不需要設置參數

，係統自動對接數據；無線網絡自動互聯
，不需要邊安裝邊調試，極大的縮短了安裝工期。


圖4suoshidewuxianjieshouduanfenweikejilujieshouduanhewulianwangwangguanjieshouduanliangzhong，qizhongkejilujieshouduanpeiyoucunchukahedapingxianshi，shishujucunchuhexianshiyitihuabingkeshouchiyidongshoushu。tongshi，wulianwangwangguanjieshouduankeyijiangshoudaodeshujutongguohulianwang

、無線3G等多種連接方式，實時的將數據傳遞到公網，並利用雲數據平台技術，可方便的實現數據的實時遠程訪問。

整個線網絡係統可以接入多達200個無線傳感器，每個無線設備的無障礙傳輸半徑為500米，產品采用電池供電
，2年左右需要更換一次電池。每一個無線傳感器終端均可以顯示如圖5所示的中文界麵。

在無線傳感器網絡中，通過圖5suoshidejiemiankeyidedaozhongjiqijieshoudaodeshujutiaoshu，tongguozhegejiemianyekeyizhiguankandaowangluotongxundewendingxing
，ruguoyouyigewenducaijiduandejieshoushujumingxianshaoyuqitadecaijiduan，zeshuominggaicaijiduandetongxunbuwending，xuyaojinxingweizhihuozhefangxiangshangdetiaozheng。ruguoyonghuduiyugonghaoyaoqiubijiaogao

，tongguoguanchajishufaxianshujudetongxunyizhihenwending，namejiangcaijiduandefashegonglvjiangdiyiji
，zaiguanchajishu，ruguotongxunyiranwendingzekeyishizhejinyibujiangdicaijiduandefashegonglv，yicidadaojiangdidianliuxiaohao，congeryanchangcaijiduandegongzuoshijian。

結語

wuxianchuanganqiwangluoshixinxingdetongxinyingyongwangluo，qiyingyongkeyishejidaorenleishenghuoheshehuihuodongdesuoyoulingyu。yinci

，wuxianchuanganqiwangluojiangshiweilaideyigewukongburudeshifenpangdadewangluo，xuyaogezhongjishuzhicheng。muqian，chengshudetongxinjishudoukenengjingguoshidangdegaijinhejinyibufazhan，yingyongdaowuxianchuanganqiwangluozhong
，xingchengxindeshichangzengchangdian，chuangzaowuxiantongxindexintiandi。

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