• 观测对象是观察者感兴趣的区域，诸如坦克、飞机、动物 有害物质等物体。一般通过物理现象、化学现象或其他现 象的数字量进行表征。
• 观察者是WSN的终端用户，是感测信息的接收者和使用者 ，可以使人、计算机或其他外部设备。
WSN的特点及优势
WSN并不非常简单的理解为利用无线通信方式多个传 感器节点进行组网，它具有本身的特性及优势。
• 传感器网络覆盖感知对象区域，每个传感器完成其临近感 知对象的观测，多传感器协同完成感知区域的大观测任务 ，使用多跳路由算法向用户报告观测结果。
传感器节点的一般结构
传感器节点的具体产品
• 根据无线传感器网络节点示意图可以看出： 无线传感器网络节点实际是一个微型嵌入式系统。 特点：
1、电源能量有限：电池供电、难于更换。 2、通信能力有限：距离小于100M；速率小。 3、计算处理能力有限：处理器能力弱、存储容量小。
布设时：可能通过飞机撒布，人员随机撒布 工作时：风吹、日晒、雨林、严寒、酷暑。
维护性 ：维护十分困难(几乎不可能)。 (2)网络结构可靠 自组织网、动态性保证基本的信息传输正常。 (3)软件可靠 (4)信息保密性强 5、以数据为中心
在互联网中终端、主机、路由器、服务器等设备都有自己的IP地址 。想访问互联网中资源，必须先知道存放资源的服务器的IP地址。所 以互联网是一个以地址为中心的网络。而无线传感器网络是任务型网 络。在WSN中，节点虽然也有编号。但是编号是否在整个WSN中统一取 决于具体需要。另外节点编号与节点位置之间也没有必然联系。用户 使用WSN查询事件时，将关心的事件报告给整个网络而不是某个节点 。许多时候只关心结果数据如何，而不关心是哪个节点发出的数据。
与局部网的布设不同，无线传感器节点额位置布设前不能 事先确定(飞机撒布、人员随机布设)，节点之间的互相邻 居关系也不能事先确定。
要求无线传感器节点具有自组织能力，能够自动进行配置 管理。
实现的方法是通过拓扑控制机制和网络路由协议自动 形成能够转发数据的多跳无线网络系统。 3、动态性网络 无线传感器网络的拓扑结构经常改变。原因： (1)被动改变：传感器节点电能耗尽；环境变化造成通信 故障；传感器节点本身出现故障。 (2)主动改变：增加新节点；根据路由算法的优化做出的 改变。 4、可靠性强 (1)传感器节点本身硬件结构可靠
WSN的网络协议层次
WSN协议栈示意图
物理层提供简单健壮的信号调制和无线收发技术。 数据链路层负责数据帧、帧检测、媒体访问和差错控制。 网络层主要负责路由生成与路由选择。 传输层主要负责数据流的传输控制，是保证通信服务质量 的重要部分。 应用层包括一系列基于监测任务的应用层软件。 能量管理平台管理传感器节点如何使用能量，在各个协议 层都需要考虑节省能量。 移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚 节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置 。 任务管理平台在一个给定的区域平衡和调度监测任务。
WSN采用微型传感器节点采集信息，各节点间具有自 组织和协同工作的能力，网络内部采用无线多跳通信方式 ，与传统的SN相比具有以下优势：
1、精确高：实现单一的传感器无法实现的密集空间采样 及近距离监测。
2、灵活性强：一经部署无需人为干预。
3、可靠性高：可以避免单点失效问题
4、性价比高：降低有线传输成本，随着技术器网络的多网融合体系结构：
• 传感器节点：它具有信息采集、处理、控制和通信等功能 ，对于网络而言它有兼顾其他节点和路由器的功能。
• 在无线传感器网络中，网关担当网络间的协议转换器，不 同网络类型的网络路由器，全网数据聚集、存储等重要角 色，成为网络间连接不可缺少的纽带。传统的WSN网关是 利用汇聚节点与PC机相结合来实现的，利用PC机与外部网 络连接将无线传感器网络的数据进行远距离传输。
WSN网络协议拓扑图 (1)时间同步和定位子协议
依赖于数据传输控制层进行定位和时间同步，同时又为 路由等几层协议提供支持。 (2)能量管理 在各个层次之中都要增加能量控制代码。
• 目前WSN尚处于研究阶段，为了加快其实用化进程，国外 建设了许多演示系统，相关的理论研究成果也很多。近年 来国，内一些科研院所和高校也开展WSN理论和应用的研 究。
传统的感知方法
WSN体系结构
• WSN是一种分布式网络系统，采用多跳的通信方式，其网 络拓扑结构动态变化，具有自组织、自控制以及自适应等 智能属性，有传感器节点、感知对象和观察者三者基本组 成。
1、网络规模大（节点数量多）
例如：对森林、草原进行防火监控、野生动物活动情 况监测、坏境监测往往要布置大量的无线传感器节点，布
设范围也远远超过一般的局域网范围。
布置大量的无线传感器节点的优点：
(1)提高整体监测的精确度
(2)降低对单个节点的精确要求
(3)大量冗余节点的存在使得系统有较强的容错性。
2、 自组织网络
• 无线传感器网络是基于微电子技术、嵌入式计算技术、现 代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术实现的。 WSN典型工作如下：使用飞行器将大量节点抛撒到感兴趣 的区域，节点通过自组织快速形成一个无线网络。节点既 是信息的采集者和发出者，也充当着信息的路由着，采集 的数据通过多跳路由到达网关。网关也是一类特殊的节点 ，可以通过lnternet、移动通信网络、卫星等与监控中心 通信。
无线传感器网络
Wireless Sensor Networks
引言
• 近年来，随着传感器、计算机、无线通信及微机等技 术的发展和相互融合，产生了无线传感器网络（WSN， wireless sensor networks）。WSN技术与当今主流无线网络 技术使用同一个标准——802.15.14，它是指由大量的廉价 微型传感节点组成，通过无线通信方式形成的一个自组织 的网络系统。可应用于布线和电源供给困难的区域、人员 不能到达的区域和一些临时场合等。不需要固定网络支持 ，具有快速展开、抗损坏性强等特点，可广泛应用于军事 、工业、交通、环保等领域，引起人们广泛关注