则是对处于工作状态的节点进行优化来节能， 这是通过减少空 闲状态来实现的。还有上文提到的数据聚合也是一种节能的 技术。
6$#
定位技术
大多数传感任务中都需要节点的位置信息， 因此， 定位系
统也是传感器节点的一个不可忽略的部分。 传感器网络中的定 位包括两部分： 节点自身的定位和外部目标的定位， 前者是后 者的基础。通常认为在要求 M. 以下的精 确 定 位 时 ， 就需要用
包括 监 控 我 军 兵 力 、 装备和物资， 定位攻击目标， 评估损失， 探 测核、 生物和化学攻击， 也可以将成百上千的传感器节点部署 在敌方战场上， 跟踪敌人的军事行动。传感器节点还可以散布 在建筑物的周围， 组成智能微尘系统， 用以监测四周环境的温 度和湿度等环境参数。在拥挤的闹市区可用作交通流量监测 器， 在家庭则可监测各种家电的用电情况以避开高峰期。在农 业中， 用传感器网络可以监测农作物中的害虫、 土壤的酸碱度 和施肥状况等。 此外， 从监控医院病房内病人的活动， 到感应工 业设备的非正常振动来确定制造工艺缺陷， 智能微尘技术潜在 的商业应用价值是非常大的。
（’-’6 ） $@1/ 4/34+* 3/0G+*84 )23 R/ H4/; M+* O2*(+H4 2SS.()20(+3 2*/24 4H)1 24 5(.(02*7， )1/5()2.， 1+5/$93 01(4 S2S/*，
01/ 2*)1(0/)0H*/ +M G(*/./44 4/34+* 3/0G+*84 (4 (30*+;H)/;， /4S/)(2..7 01/ 8/7 0/)13(TH/4 (3).H;(3: *+H0(3: 0/)13+.+:7$ =)-3"/>0： G(*/./44 4/34+* 3/0G+*84， *+H0(3: 0/)13+.+:7 ， ;202 2::*/:20(+3 ， S+G/* 5232:/5/30， .+)20(+3 2G2*/3/44
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传感器网络是以数据为中心 （=/0/E7(80)<7 ） 的网络。 以数据
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应用
在军事上，传感器网络非常适合用于恶劣的战场环境中，
为中心是指中继节点可以查看数据内容并进行处理。 对于用户 来说， 感兴趣的是传感器产生的数据， 而不是传感器本身。 用户 ， 而不是查询 “@ 节点测 会查询 “温度高于 #"IJ 的区域在哪里” 出的温度为多少” 。因此， 数据聚合技术是很有用的。用户发出 查询指令通过槽节点进行 “兴趣” 分发， 符合查询条件的多个传 感器节点将会把信息传回槽节点。 在多个源节点和同一个目的 节点通信时， 可以通过网络内部的数据融合将各处传感器节点 的信息更加简练、 明白地展现给用户。 这不仅避免了数据冗余， 提供了通信效率， 也节约了能量。
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泛洪法 （U+::=<8D ）
泛洪法是一种传统的路由技术， 不需要维护网络的拓扑结
构和路由发现算法， 节点将接收到的消息以广播的形式转发出 去， 是一种反应技术， 它的不足之处在于， 会产生信息的 “内 爆
图!
传感器节点的组成结构
作者简介： 黄少昱 （%&J", ） ， 女， 硕士生， 研究领域为智能网络管理、 网络性能评价等。曹阳 （%&#D, ） ， 男， 教授， 博导， 主要研究领域为智能网络管理、 网络安全、 网络性能评价等。王悦伟 （%&EJ, ） ， 男， 硕士生， 研究领域为智能网络管理、 网络性能评价等。
（!""# ） 文章编号4;#
文献标识码 K
!"#$%&’ ()*+&","’- %& .%/),)00 1)&0"/ 2)$3"/40
: 5#6&’ 1+6"-#7 86" 96&’7， .6&’ 9#)3)%7 % （ 6)1++. +M -./)0*+3() 93M+*520(+3 ， NH123 =3(O/*4(07， NH123 #D""E&） ! （6020/ P/7 Q2R+*20+*7 +M 6+M0G2*/ -3:(3//*(3: ， NH123 =3(O/*4(07， NH123 #D""E!）
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节点结构
如图 ! 所示， 传感器节点一般包含以下几个部分： 传感器、
模 < 数转换器、 处理器、 收发器、 存储器及电源。 根据具体的应用 情况， 可能还包含其它的部件， 如定位器、 移动器等。 另外， 当进 行复杂的任务调度和管理时， 系统就需要一个微操 作 系 统 ， =>
?/*8/./7 为此专门开发了 @(37A6B%C。
小型化设计， 也包括关注网络通信协议的设计。 前文已提到， 无 线传感器网络不同于传统无线网络，在进行通信协议设计时， 不同于传统网络的方面需要着重考虑， 下面进行简要分析。
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路由技术
网络层的路由技术对传感器网络的性能好坏有着重大影
6$%
路由技术
从网络分层模型的角度分析， 传感器网络的通信协议栈主
响。下面就对目前网络层已有的路由方案进行归纳介绍， 希望 能对今后的研究起到一定的引导作用。
连的时候是不可少的。 应用层为用户开发各种传感器网络应用 软件提供有效的软件开发环境和软件工具。 每一层都需要结合 传感器网络的特点进行深入的研究， 就已有的研究来看， 目前 的研究热点主要集中在数据链路层和网络层，尤其是网络层， 该文第 # 节将会对其进行详细讨论。
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数据聚合 （=/0/ /DD)(D/0<:8 ） 技术
4T5 到全球定位系统 （S+:;/+ P:3<0<:8<8D -,30(.， 。但是考 虑 SP- ）
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无线传感器网络中的关键技术
对传感器网 络 的 研 究 既 包 括 利 用 ?B?- 技 术 进 行 节 点 的
到 SP- 的价格、 覆盖范围等因素， 所有的节点都安装 SP- 设备 是不可行的。一个替代的策略是在部分节点上使用 SP- ， 以此 来辅助其它节点的定位。
要包 括 以 下 几 层 ： 物理层、 数据链路层、 网络层、 传输层和应用 层。其中， 物理层关注简单且健壮性好的调制、 传输和接收技 术。 数据链路层负责数据流的多路技术、 数据帧探测、 介质访问 和差错控制， 保证可靠的点到点和点到多点通信。网络层主要 关注路由技术。传输层在传感器网络同 H80()8(0 或其它网络互
%
前言
近几年， 在数字电路、 无线通信、 微电机系统 （’()*+,-./)0*+, 等技术的基础上发展起来的无线 传 ’/)123(45 6740/5， ’-’6 ） 感器网络成了热门研究领域。 成百上千的具有低成本、 低功耗、 小尺寸、 多功能的传感器节点组成了传感器网络， 它在军事、 医 疗、 家用、 商业等领域有着广阔的应用前景， 大大扩展了传统传 感器的应用范围。
摘 要 近几年， 对无 线 传 感 器 网 络 的 研 究 悄 然 兴 起 。 它 是 在 数 字 电 路 、 无线通信、 微电机系统 （’()*+,-./)0*+,’/)12I 等技术的基础上发展起来的一种新兴网络， 在军事、 医疗、 家用等多个领域均有广阔的应用市场。该 3(45 6740/5， ’-’6 ） 文介绍了无线传感器网络的体系结构， 重点讨论了适用于传感器网络的路由技术等关键技术。 无线传感器网络 路由技术 数据聚合 能量管理 定位 中图分类号 @LD&D
图% 传感器网络的体系结构
! 无线传感器网络 !$% 体系结构
无线传感器网络的体系结构如图 % 所示， 传感器节点通常 散布在被监测区域中， 这可以通过无人飞行器、 火箭等撒播， 也 可以通过人工布置的方式完成。其中， 监测区域中的每一个节 点都有搜集数据并把数据传回槽 （4(38 ） 节点的能力。这里的槽 节点是指可以传输长距离的无线电信号， 能够将传感器网络和 现存的持久通信设施连接起来的特殊节点。 它可以是充当信息 槽的移动节点， 或是能够从传感器网络中提取信息的任何其它 实体， 如无人驾驶机。 传感器节点以自组织形式构成网络， 通过 多跳路由将监测数据传到槽节点，槽节点则可以通过 930/*3/0 或卫星链路将数据送到任务管理节点 （0248 5232:/* 3+;/） 进行 处理， 提取用户感兴趣的信息。
4R5 减小能耗。动态电压调度 （1,8/.<7 Q:+0/D( -7>(=2+<8D， 1Q-）
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无线传感器网络与其它无线网络的比较
像蜂窝网络 （7(++2+/) 8(09:)*） 、 移动自组织网络 （.:;<+( /=
以及蓝牙短距离无线网络 （3>:)0 )/8D( 9<)(E ?@ABC） >:7 8(09:)*， 这些传统的无线网络中， 管理、 路由等的设计很大 +(33 8(09:)* ） 程度上是为了 实 现 高 的 F:- 和 高 的 带 宽 利 用 率 ， 功 耗 问 题 是 第二位的， 只要需要就可以更换电池。 但是， 无线传感器网络包 含成百上千的节点， 这些节点在配置完之后， 通常大部分是静 止的， 少量的处于可移动状态。 和上述传统网络相比， 该网络的 流量有相对静态的 特 性 。 其 中 的 数 据 流 量 大 概 为 %E%""*; G 3， 而且从传感器节点到槽节点的数据流是占统治地位的 465。 另外， 和这些传统的网络不同的是， 传感器网络的主要目标在于延长 网络的生命周期， 并通过主动的能量管理来阻止网络连通性的 下降。 因为传感器节点通常运行在人无法接近的恶劣或者危险 的远程环境中， 更换电池是非常困难的 （甚至是不可能的） 。因 此， 能量消耗成了通信连接性能好坏、 网络运行周期长短的主 要决定因素， 无线传感器网络的整体性能高度依赖于能有效利 用能量的各种算法。