分布式传感器网络

分布式传感器网络是一种网络应用系统，由密集部署在监控区域中的大量智能传感器节点组成。由于传感器节点数量很大，因此在部署期间只能使用随机放置。
传感器节点的位置不能预先确定;在任何时候，节点都要求通过无线信道连接，自组织网络拓扑;传感器节点之间存在强大的协调。通过本地数据收集，预处理和与节点的数据交互来完成全局任务的能力。
DSN是完全分布式系统，没有中央节点。由于大量传感器节点密集部署，传感器节点要求短距离。
因此，与传统的单跳和主从通信方法相比，多跳对等通信方法更适合在DSN中使用。由于每跳的距离很短，因此无线收发器可以在较低的能量水平下操作。
另外，多跳通信方法可以有效地避免在长距离无线信号传播期间遇到的各种问题，例如信号衰减和干扰。 DSN可以在独立环境中运行，也可以通过网关运行到现有的网络基础设施，例如Internet。
在后一种情况下，远程用户可以通过Internet查看DSN收集的信息。 1.多跳路由。
传感器节点通信距离只能在几百米内与其邻居直接通信。如果希望与其无线通信覆盖范围之外的节点通信，则需要通过中间节点进行路由。
分布式传感器网络中的多跳路由由普通网络节点完成，并且没有专用路由设备。 2.规模比传统的嵌入式无线网络大几个数量级。
例如，传统的嵌入式无线网络通常仅包含几十个传感器，而分布式传感器网络可能具有数千个传感器节点。 3.自我组织。
网络的部署和部署不依赖于任何预设的网络设施。节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为。
节点启动后，它们可以快速自动地形成独立的网络。 4.动态拓扑。
分布式传感器网络可以在没有物理接触的情况下添加新节点，或者废除无用或被敌人捕获的节点。 5.电源容量有限。
传感器节点由电池供电。电池的容量通常不是很大。
电池耗尽后，节点失去功能。因此，在传感器网络设计过程中，任何技术和协议的使用都必须基于节能，这也说明了改变SPINS协议密钥管理方案的必要性。
分布式传感器网络的典型架构如图1所示。该节点既是信息的收集器，也是信息的发送者，也充当信息的路由器。
数据通过网络自组织和多跳路由发送到网关。网关是一种特殊的节点，承担内部节点控制和与外界的通信。
通信方法包括因特网，卫星或移动通信网络。大规模应用程序可能使用多个网关。
由于尺寸，价格和电源等因素，节点之间的通信距离必须短，并且数据只能与通信范围内的相邻节点交换。要访问通信范围之外的节点，必须使用多跳路由。
为了确保网络中的大多数节点能够与网关建立无线链路，传感器节点非常密集且巨大，并且可能达到几百，几千甚至更多。传感器节点在不同的应用中设计不同，但它们的基本结构是相同的。
典型的节点硬件结构如图2所示，实线箭头的方向表示节点中数据流的方向。节点由电池供电，一旦电力耗尽，节点就失去工作能力。
为了最大限度地节省功耗，应在硬件设计中使用低功耗器件。当没有通信任务时，应切断电源的RF部分。
在软件设计方面，所有层次的通信协议都应该是节能的，同时也要牺牲。其他网络性能指标可实现更高的功效。