1.1.2　无线传感器网络的特点及优势

1. WSN与Ad hoc共有的特征

无线通信作为通信行业一个单独的分支，已经取得了非常不错的成果。而其中取得较好成果的有无线自组织网络（Ad hoc网络），这种网络不需要固定的通信设备作为支撑，各个终端节点能够自己构建自己的网络域，动态实现网络的互联，而作为一种特殊的无线自组织网络，无线传感器网络与无线自组织网络一样，具有以下特征。

（1）自组织。无线传感器网络和无线自组织网络一样，都是应用在地理条件比较恶劣或者人迹罕至的地方，因此减少了人为的干扰，增加了许多自然的不确定因素，比如节点的分布是随机的，突然的泥石流或者人为破坏致使部分节点失效，需要新增加一些节点等。为了达到网络所要求的可靠性，节点本身必须具有自组织成网络的能力。在新增节点位置确定之后，节点能够自己寻找其相邻节点，实现相邻节点之间的通信，通过多跳传输的方式搭建整个网络，并且能够根据节点的加入和退出来重新组织网络，使网络能够稳定正常的运行。

（2）分布式。对于飞机随机撒播的节点来说，每一个节点都具有同等的硬件条件，每一个节点的通信距离都是非常有限的，甚至在任意一个节点消亡之后网络能够立即重组，没有哪个节点严格地控制网络的运行，因此每个节点的地位都是同等重要的。任意一个节点加入或者退出网络都不会影响网络的运行，网络的抗击毁能力特别强。

（3）节点平等。除Sink节点之外，无线传感器节点的分布都是随机的，在网络中以自己为中心，只负责自己通信范围内的数据交换；每个节点都是平等的，没有先后优先级之间的差别，每个节点既可以发送数据也可以接收数据，具有相同的数据处理能力和通信范围。

（4）安全性差。对于自组织网络来说，每一个节点的通信范围是非常有限的，因此它只能跟自己通信范围内的节点进行通信，采用的是无线信道。非相邻节点之间的通信需要通过多跳路由的形式来进行，因此数据的可靠性没有点对点通信高；另外，由于信道容易受到干扰、窃听等，保密性能差，所以，无线传感器网络的保密性和安全性就显得非常重要。对于无线传感器网络信道的加密、可靠、信道的抗干扰方面都要考虑周到，才能保证网络的安全。

2. WSN特有的特征

尽管无线传感器网络与Ad hoc网络具有许多相似的特征，早期的人们甚至认为无线传感器网络就是Ad hoc网络加上Internet的一个延伸，但是后续的研究中所使用的无线传感器网络的技术与无线自组织网络具有明显的区别，无线自组织网络致力于不依赖于任何通信基础设备来实现数据的可靠、高效传输，而无线传感器网络是一种以数据为中心的无线网络，同时还要考虑节点的自身条件，因此具有一些Adhoc网络所没有的特征，正是因为这些特征的存在决定了无线传感器网络不能与Adhoc网络使用同样的协议。

（1）计算能力不高。为了能够更加精确地获得被检测区域内人们感兴趣的一些信息，无线传感器网络在应用中采用大量撒播的形式来确定无线传感器网络，因此无线传感器节点分布非常密集。从成本上来考虑，大量的节点决定了每个节点的成本不高，在限定的成本下采用的处理器处理速度就比较低，只能处理相对简单的数据，并且节点的队列缓存存储长度也非常有限，不适用于特别复杂的计算和存储，在传感器网络中就必须考虑到节点的拥塞控制，传统的TCP/IP协议由于其运算的复杂性和对地址的要求，不能运用于无线传感器网络中，无线传感器网络必须重新提出自己的协议。

（2）能量供应不可替换。无线传感器网络中的节点是随机撒播的，应用于一些环境恶劣或者人迹罕至的区域，加上节点的廉价限制，决定了无线传感器节点电池不可替换，每一个节点都有自己的生命周期，因此如何在现有的条件下最大限度地节省传感器节点的能量，延长节点的寿命成了协议要重点考虑的因素。节点的能量消耗主要集中在节点数据的收发和处理上，其中数据的收发占据了主要部分。例如，节点发送1 B的数据给10 m之外的另外一个节点所消耗的能量相当于节点执行300跳计算指令所消耗的能量。因此，要在节能与信息处理之间找到平衡点，许多节点甚至采用睡眠来最大限度地减少节点的运行时间，以此来延长节点的生命周期。

（3）节点变化性强。无线传感器节点的特殊应用决定了无线传感器节点有可能会因为自然或者人为的因素而发生变化，如拥塞导致的负载变化、节点的消亡等，无线传感器网络必须根据节点的这些变化来调整整个网络的工作状态，提高网络的性能；另外，在网络中还存在一些自由移动的节点，怎样利用这些移动节点来进行通信也对网络提出了挑战，网络的自组织和分布式等特点也决定了网络必须能够快速重新构造网络，能够动态地适应网络的变化。

（4）大规模。无线传感器网络的安全系数不高导致数据可能会大量丢失，为了保证数据的可靠、高效传输，无线传感器网络通过采用大量的具有相同硬件设施的节点来采集数据，有许多节点甚至采集的数据是一样的，这样就能够实现数据的冗余，保证数据最终能够传输到目的节点。节点的撒播是大规模、随机、无规律的，这也同时对无线传感器网络中的协议提出了一些新的要求，要求协议能够处理好节点之间的通信问题，保证数据不拥塞，必要时还需要考虑数据融合等问题。

总的来说，无线传感器网络作为一个新兴的无线通信网络，具有传统网络无可比拟的优势。