無線傳感器網(wǎng)絡是一種無中心節(jié)點的全分布系統(tǒng)。通過隨機投放的方式，眾多傳感器節(jié) 點被密集部署于監(jiān)控區(qū)域。這些傳感器節(jié)點集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊，它們 通過無線通道相連，自組織地構成網(wǎng)絡系統(tǒng)。

傳感器節(jié)點借助于其內(nèi)置的形式多樣的傳感器，測量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲吶、雷達和地震波信號，也包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等眾多人們感興趣的物理現(xiàn)象。傳感器節(jié)點間具有良好的協(xié)作能力，通過局部的數(shù)據(jù)交換來完成全局任務。

由于傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點特點的要求，多跳、對等的通信方式較之傳統(tǒng)的單跳、主從通信方式更適合于無 線傳感器網(wǎng)絡，同時還可有效避免在長距離無線信號傳播過程中遇到的信號衰落和干擾等問 題。通過網(wǎng)關，傳感器網(wǎng)絡還可以連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎設施上，從而將采集到的信息回傳 給遠程的終端用戶使用。 無線傳感器網(wǎng)絡具有以下的特點。

(1)大規(guī)模網(wǎng)絡

為了獲取精確信息，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)通常部署大量傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點數(shù)量可能達到 成千上萬，甚至更多。

傳感器網(wǎng)絡的大規(guī)模性包括兩方面的含義：

一方面是傳感器節(jié)點分布 在很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在原始大森林中采用傳感器網(wǎng)絡進行森林防火和環(huán)境監(jiān)測，需要部署大量的傳感器節(jié)點；

另一方面，傳感器節(jié)點部署很密集，在一個面積不是很大的空間內(nèi)， 密集部署了大量的傳感器節(jié)點。傳感器網(wǎng)絡的大規(guī)模性具有如下優(yōu)點：通過不同空間視角獲 得的信息具有更大的信噪比；通過分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測的準確度，降低 對單個節(jié)點傳感器的準確度要求；大量冗余節(jié)點的存在，使得系統(tǒng)具有很強的容錯性能；大 量節(jié)點能夠增大覆蓋的監(jiān)測區(qū)域，減少盲區(qū)。

(2)自組織網(wǎng)絡

在傳感器網(wǎng)絡應用中，通常情況下傳感器節(jié)點被放置在沒有基礎結構的地方。傳感器節(jié) 點的位置不能預先精確設定，節(jié)點之間的相互鄰居關系預先也不知道，如通過飛機播撒大量 傳感器節(jié)點到面積廣闊的原始森林中，或隨意放置到人不可到達或危險的區(qū)域。

這樣就要求 傳感器節(jié)點具有自組織的能力，能夠自動進行配置和管理，通過拓撲控制機制和網(wǎng)絡協(xié)議自 動形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡系統(tǒng)。 在傳感器網(wǎng)絡的使用過程中，部分傳感器節(jié)點由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效，也有 一些節(jié)點為了彌補失效節(jié)點、增加監(jiān)測準確度而補充到網(wǎng)絡中，這樣在傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點個數(shù)就動態(tài)地增加或減少，從而使網(wǎng)絡的拓撲結構隨之動態(tài)地變化。傳感器網(wǎng)絡的自組織性 要能夠適應這種網(wǎng)絡拓撲結構的動態(tài)變化。

(3)多跳路由

網(wǎng)絡中節(jié)點通信距離有限，一般在幾十到幾百米范圍內(nèi)，節(jié)點只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點進行通信，則需要通過中間節(jié)點進行路由。網(wǎng)絡 的多跳路由使用網(wǎng)關和路由器來實現(xiàn)，而無線傳感器網(wǎng)絡中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡節(jié)點完成的，沒有專門的路由設備。這樣每個節(jié)點既可以是信息的發(fā)起者，也可以是信息的轉(zhuǎn) 發(fā)者。

(4)動態(tài)性網(wǎng)絡

傳感器網(wǎng)絡的拓撲結構可能因為下列因素而改變：

①環(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器 節(jié)點出現(xiàn)故障或失效；

②環(huán)境條件變化可能造成無線通信鏈路帶寬變化，甚至時斷時通；

③傳感器網(wǎng)絡的傳感器、感知對象和觀察者這三要素都可能具有移動性；

④新節(jié)點的加入。 這就要求傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)要能夠適應這種變化，具有動態(tài)的系統(tǒng)可重構性。

(5)可靠的網(wǎng)絡傳感器網(wǎng)絡

可靠的網(wǎng)絡傳感器網(wǎng)絡特別適合部署在惡劣環(huán)境或人類不宜到達的區(qū)域，傳感器節(jié)點可能工作在露天環(huán)境中，遭受太陽的暴曬或風吹雨淋，甚至遭到無關人員或動物的破壞。傳感器節(jié)點往往 采用隨機部署，如通過飛機播撒或發(fā)射“炮彈”到指定區(qū)域進行部署。

這些都要求傳感器節(jié)點非常堅固，不易損壞，適應各種惡劣的環(huán)境條件。 由于監(jiān)測區(qū)域環(huán)境的限制以及傳感器節(jié)點數(shù)目巨大，不可能人工“照顧”到每個傳感器節(jié)點，網(wǎng)絡的維護十分困難甚至不可維護。傳感器網(wǎng)絡的通信保密性和安全性也十分重要，要防止監(jiān)測數(shù)據(jù)被盜取和獲取偽造的監(jiān)測信息。因此，傳感器網(wǎng)絡的軟硬件必須具有魯 棒性和容錯性。

(6)以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡

傳感器網(wǎng)絡是任務型的網(wǎng)絡，脫離傳感器網(wǎng)絡談論傳感器節(jié)點沒有任何意義。傳感器網(wǎng) 絡中的節(jié)點采用節(jié)點編號標志，節(jié)點編號是否需要全網(wǎng)唯一取決于網(wǎng)絡通信協(xié)議的設計。由于傳感器令點隨機部署，構成的傳感器網(wǎng)絡與節(jié)點編號之間的關系是完全動態(tài)的，表現(xiàn)為節(jié)點編號與節(jié)點位置沒有必然聯(lián)系。用戶使用傳感器網(wǎng)絡查詢事件時，直接將所關心的事件通 告給網(wǎng)絡，而不是通告給某個確定編號的節(jié)點。網(wǎng)絡在獲得指定事件的信息后匯報給用戶。

這種以數(shù)據(jù)本身作為査詢或傳輸線索的思想更接近于自然語言交流的習慣。所以通常說傳感 器網(wǎng)絡是一個以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡。 例如，在應用于目標跟蹤的傳感器網(wǎng)絡中，跟蹤目標可能出現(xiàn)在任何地方，對目標感興 趣的用戶只關心目標出現(xiàn)的位置和時間，并不關心哪個節(jié)點監(jiān)測到目標。事實上，在目標移 動的過程中，必然是由不同的節(jié)點來提供目標的位置消息的。

(7)應用相關的網(wǎng)絡

傳感器網(wǎng)絡用來感知客觀物理世界，獲取物理世界的信息量?？陀^世界的物理量多種多 樣，不可窮盡。不同的傳感器網(wǎng)絡應用關心不同的物理量，因此對傳感器的應用系統(tǒng)也有多 種多樣的要求。不同的應用背景對傳感器網(wǎng)絡的要求不同，其硬件平臺、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡協(xié) 議必然會有很大差別。所以傳感器網(wǎng)絡不能像因特網(wǎng)一樣，有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺。

對于不同的傳感器網(wǎng)絡應用雖然存在一些共性問題，但在開發(fā)傳感器網(wǎng)絡應用中，更關心傳感器網(wǎng) 絡的差異。只有讓系統(tǒng)更貼近應用，才能做出最髙效的目標系統(tǒng)。針對每一個具體應用來研 究傳感器網(wǎng)絡技術，這是傳感器網(wǎng)絡設計不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡的顯著特征。