分布式傳感器�(wǎng)�(luò)由計算和通信能力有限的傳感器組成� 可應(yīng)用于布線和電源供給困難的區(qū)�、人員不能到達的區(qū)域和一些臨時場合等。其特點是傳感器�(shù)量多、分布范圍廣、傳感器往往以隨機的方式散布到測試場所。是目前覆蓋計算�、通信、信�、控�、電�、軍事等多個學(xué)科領(lǐng)域的最熱門新興技�(shù)之一,具有寬泛的理論基礎(chǔ)和廣闊的�(yīng)用前��
分布式傳感器�(wǎng)�(luò)是由大量的密集部署在�(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點構(gòu)成的一種網(wǎng)�(luò)�(yīng)用系�(tǒng)。由于傳感器節(jié)點數(shù)量眾�,部署時只能采用隨機投放的方�,傳感器節(jié)點的位置不能�(yù)先確�;在任意時刻,節(jié)點問通過無線信道連接,自組織�(wǎng)�(luò)拓撲�(jié)�;傳感器節(jié)點間具有很強的協(xié)同能�,通過局部的�(shù)�(jù)采集、預(yù)處理以及節(jié)點問的數(shù)�(jù)交互來完成全局任務(wù)。DSN是一種無中心節(jié)點的全分布系�(tǒng)。由于大量傳感器節(jié)點是密集部署�,傳感器節(jié)點問的距離很�,因此,多跳對等通信方式比傳�(tǒng)的單�、主從通信方式更適合在DSN中使�,由于每跳的距離較短,無線收�(fā)器可以在較低的能量級別上工作。另�,多跳通信方式可以有效地避免在長距離無線信號傳播過程中遇到的信號衰減和干擾等各種問�。DSN可以在獨立的�(huán)境下運行,也可以通過�(wǎng)�(guān)連接到現(xiàn)有的�(wǎng)�(luò)基礎(chǔ)�(shè)施上,如Internet.在后面這種情況,遠程用戶可以通過Internet瀏覽DSN采集的信��
1.多跳路由。傳感器節(jié)點通信距離一般只能在幾百米范圍內(nèi)與它的鄰居直接通信� 如果希望與其無線通信覆蓋范圍之外的節(jié)點進行通信� 則需要通過中間節(jié)點進行路由。分布式傳感器網(wǎng)�(luò)中的多跳路由是由普通網(wǎng)�(luò)節(jié)點完成的� 沒有專門的路由設(shè)��
2.�(guī)模比傳統(tǒng)嵌入式無線網(wǎng)�(luò)要大上好幾個數(shù)量級。例如, 傳統(tǒng)嵌入式無線網(wǎng)�(luò)大多�(shù)只包含數(shù)十個傳感器� 而分布式傳感器網(wǎng)�(luò)可能有成千上萬的傳感器節(jié)點�
3.自組�。網(wǎng)�(luò)的布�(shè)和展開無須依賴于任何�(yù)�(shè)的網(wǎng)�(luò)�(shè)�� 節(jié)點通過分層�(xié)議和分布式算法協(xié)�(diào)各自的行�,節(jié)點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的�(wǎng)�(luò)�
4.動態(tài)拓撲。分布式傳感器網(wǎng)�(luò)能夠在沒有物理接觸的情況下增加新的節(jié)�� 或者廢除掉無用的或被敵人捕獲的節(jié)��
5.電源容量有限。傳感器節(jié)點由電池供電� 電池的容量一般不是很�� 一旦電池能量用�� 這個節(jié)點也就失去了作用。因此在傳感器網(wǎng)�(luò)�(shè)計過程中� 任何技�(shù)和協(xié)議的使用都要以節(jié)能為前提� 這也說明了本文改SPINS �(xié)議的密鑰管理方案的必要性�
分布式傳感器�(wǎng)�(luò)典型的體系結(jié)�(gòu)如圖1 所�。節(jié)點既是信息的采集和發(fā)出者,也充�(dāng)信息的路由�,通過�(wǎng)�(luò)自組織和多跳路由將數(shù)�(jù)向網(wǎng)�(guān)�(fā)送。網(wǎng)�(guān)是一種特殊的節(jié)�,承�(dān)�(nèi)部節(jié)點控制以及與外界通信的任�(wù),通信方式包括Internet、衛(wèi)星或移動通信�(wǎng)�(luò)等,大規(guī)模的�(yīng)用可能使用多個網(wǎng)�(guān)。由于受到體�、價格和電源供給等因素的限制,節(jié)點之間的通信距離必須較短,只能在自己通信范圍�(nèi)與鄰居節(jié)點交換數(shù)�(jù)。要訪問通信范圍以外的節(jié)�,必須使用多跳路由。為了保證網(wǎng)�(luò)�(nèi)大多�(shù)節(jié)點都可以與網(wǎng)�(guān)建立無線鏈路,傳感器節(jié)點非常密�、數(shù)量巨�,可能達到幾�、幾�� 甚至更多�
在不同的�(yīng)用中,傳感器節(jié)點設(shè)計也各不相同,但是它們的基本�(jié)�(gòu)是一樣的。節(jié)點的典型硬件�(jié)�(gòu)如圖2 所�,其中實心箭頭的方向表示�(shù)�(jù)在節(jié)點中的流動方�。節(jié)點采用電池供�,一旦電源耗盡,節(jié)點就失去了工作能力。為了限度地節(jié)約電�,在硬件�(shè)計方面要盡量采用低功耗器件,在沒有通信任務(wù)時要切斷射頻部分電源;在軟件�(shè)計方�,各層通信�(xié)議都�(yīng)該以節(jié)能為中心,要時可以犧牲其他一些網(wǎng)�(luò)性能指標(biāo)以獲得更高的電源效率�