5.3 无线传感器网格体系

微电子学、嵌入式系统等技术的进步推动着无线传感器网络技术的快速发展。无线传感器网络现在已应用于环境和生物监测、工业监控、军事安全监测等多个领域。通过在监测区域中布置大量的传感器节点,可以精密测量物理世界,提高应用所需真实世界数据的数量和质量,降低监控成本。无线传感器网络已经成为一个新的计算平台,可以无缝衔接数字世界和物理世界;它由一系列的无线传感器节点构成,每个节点都具有环境感知、数据处理和无线通信能力。传感器节点具有电池供电、计算存储能力有限、通信带宽低的特点,这使其在处理和利用所收到的数据时受到了限制。

现在,具有高速计算能力、巨量存储能力和高速通信带宽特点的网格技术已经成为在动态虚拟社区中解决大规模分布式、异构资源共享的一个主要方式。将无线传感器网络和网格结合起来可以有效弥补无线传感器网络的不足,并且有以下优势。

(1)可以利用网格处理无线传感器网络感知到的大量数据。网格拥有的计算资源和存储资源可以对无线传感器网络收集到的大量数据进行处理、分析和存储。

(2)一个无线传感器网络所得的数据可以同时被多个网格应用使用。同一个无线传感器网络所得数据可以通过网格平台同时被多个应用程序使用,传感数据使用更加方便,同时数据使用率也得到提高。

(3)利用网格可以得到无线传感器网络数据的新知识。在网格中可以利用数据挖掘、数据融合、分布式数据库等技术对数据进行处理,获得传感数据的新知识。

现在,无线传感器网络和网格的结合应用已经取得了初步进展,但对无线传感器网络接入网格的关键技术还没有成型。美国哈佛大学曾提出Hourglass框架,该构架主要考虑了分布式数据融合、分布式处理、网络协同等问题,可以进行数据融合、事务监测和分类、分布式决策制定等工作,但是节点必严重依赖于高性能的计算机,因而无法实现低成本和节省能量。