無線傳感器網絡通信體系研究

李世全

摘 要：現代化的生活方式改變了人們的思維方式，而通信技術的不斷進步促進了人與人之間的交流，也加快了我國電商事業的發展。例如阿里巴巴的創建改變了人們的購物習慣，微信的普及改變了人與人之間的交流習慣。微商等運營產業也隨之產生，也帶動了我國經濟的進步，對促進我國經濟實力的增長起到了積極地作用。

關鍵詞：無線傳感器；網絡；通信技術

線傳感器網絡是由大量無處不在的、具有無線通信與計算能力的微小傳感器節點構成的自組織分布式網絡系統，是能根據環境自主完成指定任務的智能系統，是一項涉及多門前沿學科發展的綜合性技術。MEMS 將多種傳感器集成為一體，制造小型化、低成本、多功能的傳感器節點；大量的MEMS 傳感器節點只有通過低功耗的無線通信技術聯成網絡才能夠發揮其整體和綜合作用；具有群體智能的自主自治系統的行為實現和控制是自動控制和人工智能領域的前沿研究內容。

1 無線傳感器網絡的組成結構

無線傳感器網絡通信體系與互聯網體系相比，具有許多新的特性和需求。這些新的特性和需求表現在網絡協議棧上，就是與以太網協議棧的不同。總體來說，WSN 協議棧具有五層協議，即應用層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層。此外，WSN 協議棧還具有許多特殊的管理器，比如拓撲管理器、任務管理器和能量管理器。正是有了這些管理器，傳感器節點才能夠高效地互相協調完成工作。

2 無線傳感通信技術中的MAC 協議

由于自組織網絡中移動蜂窩數據不能被很好的利用，基于用戶網絡使用的覆蓋情況，MAC 協議就被廣泛地應用到了無線傳感通信系統中。

MAC 協議就是媒體訪問控制協議，它的最重要的功能是能夠確定網絡中的某個站點占有信道，確定信道的分配情況，對于共享信道，NAC 協議通常采用一種競爭的方式來選擇占用信道，它決定了節點什么時候允許發送分組，而且通常控制對物理層的所有訪問。

在MAC 協議中，節點所承擔的信息進行輸送過程中，當脫離了這個節點的信息之后，節點會自動脫離自己的所屬軌道，轉移到其他的輸送線路中，這樣就能減輕無線傳感的通信壓力，從而完成信息的交互，MAC 協議在一定程度上來說是不同步的，它根據信息先后的發送時間搶占信息輸送節點，一個節點的任務完成之后接著完成輸送另一個信息的任務，從上到下依次完成，每個節點的分布時間點是不相同的并且沒有規律可循，這在一定程度上降低了節點之間的競爭問題。目前我國的無線傳感通信技術不光單單采用MAC 通信技術，而且使用了SSHC 協議來對信息的傳遞進行控制，SSHC協議能夠使大部分的節點分布在同一個信道中，解決的無線傳感器節點資源不足的問題，但是在信道序列發生錯亂時，SSHC 協議也會隨之發生紊亂，導致節點通論不公平現象發生，影響無線傳感通信工作的正常進行。

3 無線傳感器網絡的應用

1、在軍事應用中，無線傳感網絡通信技術發揮了很大的作用，包括各個軍事基地的軍情匯報，戰場傷亡情況匯報指揮，無線傳感具有隱蔽性高、傳輸速度快，保密性強等優點，非常適合戰地指揮作戰，通過無線傳感網絡多信道通信技術能夠及時地將戰場上的情況發送到指揮臺，指揮中心及時調整作戰方案發送到戰場中，能夠增加作戰勝率，減輕戰場人員傷亡情況，有效地保證了國家的生命財產安全。

2、工業檢測中的應用。在國際化的市場發展趨勢之下，各類工業單位的競爭也是相當激烈，許多廠商將營銷手段從實體銷售轉變為電商銷售，這就用到了無線傳感通信技術，在虛擬網絡中通過購買者與客服人員之間的溝通交流訂單購買，這種新型的銷售方式給我國的經濟發展注入了新的活力。隨著現在工業生產范圍的加大，無線傳感技術在工業質量檢測中也發揮了不可小覷的作用，針對某些工業生產產品不達標的情況，無線傳感技術能夠在第一時間檢測出來，不讓這些未達標的產品流入市場，保證了我國消費者的正常權益。同時無線傳感技術還能對工廠環境進行實時檢測，一旦出現工廠污染指標超過了國家的規定標準，無線傳感器就會發出警報，這也響應了我國保護環境的國策。無線傳感通信技術在工業檢測中滲透到了每一個環節，工廠中的每一個大型的項目的研發與實施都離不開無線傳感技術，每一臺機器的正常運行，都需要進行各種精確的計算，而這種參數的計算都是非常復雜的，單單靠人工是不能解決的，所以要依靠無線傳感技術，它能夠將節點中的能量、存儲、驗算等數據進行精準的分析，針對每個節點之間的數據情況及時調整優化，以保證企業的最大利益，尤其是近年來的局域網、廣域網加入到工業檢測中，無線傳感技術就變得尤為重要，而無線傳感技術在工業中應用的主要挑戰就是大量電力的使用以及資源的有限性使得無線傳感技術不能夠被應用到所有的工業生產中，在以后的工業研發中，不單單要針對電量的使用情況研發低損耗的用電電池，還要大力發展可再生能源在工業中的應用，保證無線傳感技術不會隨著資源的消耗殆盡而消失。

3、智能家居。在智能家居的應用主要表現在兩個方面。第一就是體現在古建筑物的保護上。無線傳感器網絡通信能夠將采集濕度、壓力、溫度和光照等傳感器節點，分布到古建筑物中去，進而能夠對古建筑物的各項指標性能進行分析，幫助工作人員采取相應的措施。第二就是在居家生活等方面。無線傳感器網絡通信可以在家居或者家電里加入傳感器節點，通過互聯網和無線網絡連接，使人們的生活更加舒適和智能。

無線網絡傳感多信道通信技術在我國的各方面的應用中都發揮了積極地作用，但是隨之而來也帶來了某方面的負面影響，只有在以后的發展中不斷地優化無線傳感技術，使之朝著節能化、高效化、環保化的方向發展，無線網絡傳感多信道通信技術才能夠得到穩健的發展。

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