1.1　无线传感器网络介绍

1.1.1　无线传感器网络的概念

随着社会的发展，通信技术发展得越来越快，无线通信技术的应用也越来越广泛。作为无线通信中的一个新兴领域，无线传感器网络也得到了迅速的发展，并渐渐走向集成化、规模化。

与此同时，传感器节点变得越来越微型化，功能却变得越来越强大，在进行无线通信的同时，还可以进行简单的信息处理。这类传感器除了监测环境中我们所需要的一些数据，还能够对收集到的有用数据进行处理，并将处理后的数据发送到网关，有的传感器节点甚至还具备数据融合的功能。现在无线传感器节点已能够实现信息处理和无线通信功能，无线传感器网络就是在这样的背景下诞生的。

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是对上一代传感器网络所进行的技术上的革命。早在1999年，一篇名为“传感器走向无线时代”的文章就已拉开了无线传感器网络的序幕，之后在美国的移动计算和网络国际会议中也提出了无线传感器网络的概念，并预测无线传感器网络将是21世纪难得的发展领域。美国的一家杂志在2003年谈到未来十大新兴技术时，排在第一位的就是无线传感器网络技术；同年，美国的另外一家杂志《商业周刊》在论述四大新兴网络技术时，无线传感器网络也列在其中；甚至《今日防务》杂志给出评论：无线传感器网络的出现和大规模发展将会带来一场跨时代的战争革新，这不仅体现在信息网络领域，军事领域和未来战争也必将发生翻天覆地的变化。从上面我们可以看出，无线传感器网络的快速发展和大规模应用，将会推动社会进步和科技发展，引领时代潮流。

无线传感器网络是一种特殊的无线通信网络，它是由许多个传感器节点通过无线自组织的方式构成的，应用在一些复杂环境，如战场、环境监控等地方；通过无线的形式将传感器感知到的数据进行简单的处理之后，传送给网关或者外部网络；因为它具有自组网形式和抗击毁的特点，已经引起了各个国家的积极关注。

无线传感器网络由多个无线传感器节点和少数几个汇聚（Sink）节点构成，一般来说，无线传感器网络的工作流程如下：首先使用飞机或其他设备在被关注地点撒播大量微型且具有一定数据处理能力的无线传感器节点，节点激活之后通过无线方式来搜集它附近的传感器节点，并与这些节点建立连接，从而形成多节点分布式网络，这些节点通过传感器感知功能采集这些区域的信息，经过自身处理之后，采用节点间相互通信方式最终传给外部网络。

如图1.1所示，无线传感器网络由传感区域内大量的无线传感器节点、Sink节点、外部网络构成，其中无线传感器节点随机地分布在被检测区域内，通过协作感知的形式实现区域内节点间的通信。出于对通信范围或者节能的考虑，节点只能与固定范围内的节点交换数据，因此要访问相邻节点以外的节点或者要将数据送到外部网络，必须采用多跳传输方式。Sink节点的能量值和通信距离比无线传感器节点稍强，负责整个无线通信网络和外部网络之间的信息交换，从而实现外部网关与传感区域内节点的相互通信。例如，节点A感知到数据之后，通过节点B、C、D、E多跳传输给Sink节点，再由Sink节点传送给外部网络（如Internet）。