一文看懂无线传感网的问题和挑战

　　什么是无线传感网

　　无线传感网是由一组无线传感器节点以ad hoc（自组织）方式组成的无线网络，其目的是协作的感知，收集和处理无线传感网所覆盖的地理区域中感知对象的信息，并传递给观察者。

　　无线传感网的特点

　　1、无线传感网规模大，密度高

　　2、传感器节点的能量、计算能力和存储能量有限

　　3、无线传感网的拓扑结构易变化，具有自组织能力

　　4、具有网络的自动管理能力和高度协作性

　　5、传感器节点具有数据融合能力

　　6、无线传感网是以数据为中心的网络

　　7、安全性问题严重

　　

　　无线传感网的结构

　　1、无线传感网的网络结构

　　

　　典型的无线传感网结构由分布式传感器节点组成

　　节点通过自组织方式构成网络，并通过多跳方式将信息传送给基站

　　无线传感网是以数据为中心的网络，多为分簇形式

　　2、无线传感网节点结构

　　

　　无线传感器节点是一个微型化的嵌入式系统

　　由数据采集的感知单元，数据处理和存储的处理单元，通信收发的传输单元和节点供电的能源供给单元四部分组成。

　　无线传感网面临的问题

　　无线传感网不同于传统网络，主要受到能源限制，计算处理能力受限，通信能力受限的约束。所以他要面临很多挑战性的问题，研究中必须考虑能源问题，价格问题，体积问题等。

　　

　　无线传感网面临的挑战

　　1、低能耗

　　无线传感器网络节点的电源极为有限，又因为它通常工作在危险或人们无法到达的环l无线传感器网络技术及其应用境中，所以在大多数情况下无法补充能量，网络中的传感器节点会由于电源能量耗尽而失效或废弃，这就要求在无线传感器网络运行的过程中，每个节点都要最小化自身的能量消耗，获得最长的工作时间；因而无线传感器网络中的各项技术和协议的使用一般都以节能为前提。

　　2、实时性

　　无线传感器网络的应用大多要求有较好的实时性。例如，目标在进入监测区域之后，传感器网络需要在一个很短的时问内对这一事件做出响应，若其反应的时间过慢，则可能目标已离开监测区域，从而使得到的数据失效。又如，车载监控系统需要在很短的时间内就读一次加速度仪的测量值，否则无法正确估计速度，导致交通事故，这些应用都对无线传感器网络的实时性设计提出了很大的挑战。

　　3、低成本

　　无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的，单个传感器节点的价格会极大程度地影响系统的成本。为了达到降低单个节点成本的目的，需要设计出对计算、通信和存储能力均要求较低的简单网络系统和通信协议。此外，还可以通过减少系统管理与维护的开销来降低系统的成本，这需要无线传感器网络系统具有自配置和自修复的能力。

　　4、安全和抗干扰

　　无线传感器网络系统具有严格的资源限制，需要设讣低开销的通信协议，同时也会带来严重的安全问题。由于传感器节点有些会设置在屋内，也有许多会设置在户外，会在各种环境下部署节点，所以节点必须具备良好的抗干扰能力，现场环境可能极寒冷、极炎热、极干或极湿等恶劣条件，这些都不能对节点的感知产生影响，也不能对节点内的电路运作产生影响，同时也不能对节点间的信息传递产生影响。关于这些就相当考验节点的设计，不仅要考虑节点的外壳设计，还要考虑内部电路的设计。因此，如何使用较少的能量完成数据加密、身份认证、入侵检测及在破坏或受干扰的情况下可靠地完成任务，也是无线传感器网络研究与设计面临的一个重要挑战。

　　5、协作

　　由于单个传感器节点的能力有限，往往不能单独完成对目标的测量、跟踪和识别工作，而需要多个传感器节点采用一定的算法通过交换信息，对所获得的数据进行加工、汇总和过滤，并以事件的形式得到最终结果。数据的协作传递过程中涉及网络协议的设计和节点的能量消耗问题，也是目前研究热点之一。

　　

　　无线传感网的发展趋势

　　1、无线多媒体传感网

　　2、泛在传感网

　　3、基于认知功能的传感网

　　4、基于超宽带技术的无线传感网

　　5、基于协作通信技术的无线传感网