1.3 无线传感器网络的特点

无线传感器网络除了同Ad hoc网络一样存在移动性、通信和电源等局限的共同特征之外，还有一些其他特点，这些特点对无线传感器网络的有效应用提出了一系列机遇和挑战。

1.3.1 系统特点

无线传感器网络是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检测物理世界的传感器。无线传感器网络中的传感器通过无线方式通信，网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以与互联网进行有线或无线方式的连接。

无线传感器网络是能根据环境自主完成指定任务的“智能”系统，具有群体智能自主自治系统的行为实现和控制能力，能协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观测者。

1.3.2 技术特点

无线传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点，大量的传感器节点随机部署在检测区域或附近，无须人员值守。节点之间通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中的特定信息，可以实现对任意地点的信息在任意时间进行采集、处理和分析。监测的数据沿着其他传感器节点通过多跳中继方式传回汇聚节点，最后借助汇聚链路将整个区域内的数据传送到远程控制中心，进行集中处理。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。

目前常见的无线网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、Ad hoc网络等，与这些网络相比，无线传感器网络具有以下特点：

1）传感器节点体积小，电源能量有限，传感器节点各部分集成度很高。由于传感器节点数量大、分布范围广、位置环境复杂，有些节点位置甚至人员都不能到达，传感器节点的能量补充遇到了困难，所以，在考虑传感器网络体系结构及各层协议设计时，节能是设计的主要考虑因素之一。

2）计算和存储能力有限。由于无线传感器网络应用的特殊性，要求传感器节点的价格低、功耗小，这必然导致其携带的处理器能力比较弱、存储器容量比较小，因此，如何利用有限的计算和存储资源，完成诸多协同任务，也是无线传感器网络技术面临的挑战之一。事实上，随着低功耗电路和系统设计技术的提高，目前已经开发出很多超低功耗微处理器。同时，一般传感器节点还会配上一些外部存储器，目前的闪速（Flash）存储器是一种可以实现低电压操作、多次写、无限次读的非易失存储介质。

3）通信半径小，带宽低。无线传感器网络利用“多跳”来实现低功耗的数据传输，因此，其设计的通信覆盖范围只有几十米。与传统的无线网络不同，传感器网络中传输的数据大部分是经过节点处理的数据，因此流量较小。根据目前观察到的现象特征来看，传感数据所需的带宽将会很低（1~100kbit/s）。

4）无中心和自组织。在无线传感器网络中，所有节点的地位都是平等的，没有预先制定的中心，各节点通过分布式算法来相互协调，可以在没有人工干预和任何其他预置网络设施的情况下自组织成网络。正是由于无线传感器网络没有中心，所以，网络不会因为单个节点的损坏而损毁，这使得网络具有较好的鲁棒性和抗毁性。

5）网络动态性强。无线传感器网络主要由三个要素组成，分别是传感器节点、感知对象和观察者，三者之间的路径会发生变化，网络必须具有可重构和自调整性，因此，无线传感器网络具有很强的动态性。

6）以数据为中心的网络。对于观察者来说，传感器网络的核心是感知数据而不是网络硬件。以数据为中心的特点要求传感器网络的设计必须以感知数据的管理和处理为中心，把数据库技术和网络技术紧密结合，从逻辑概念和软、硬件技术两方面实现一个高性能的、以数据为中心的网络系统，使用户如同使用通常的数据库管理系统和数据处理系统一样，自如地在传感器网络上进行感知数据的管理和处理。