无线传感器网络路由协议的设计

　　无线传感器网络是当今国内外研究的一大热点，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络以及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各个传感器节点进行实时监测、感知和采集各种现场信息。它是一种新型的无基础设施网络，它的节点是传感器这种特殊的嵌入式设备，它们静态地随机分布于某一区域。无线传感器网络在国家军事、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实用价值，已经引起许多国家学术界和工业界的高度重视。

　　在军事方面，美国五角大楼提出了“智能尘埃”的设计思想，目的是在战场上抛散千万个微小的具有无线通信能力的传感器模块，用于监控人的活动情况，同时美国陆军已确定努力开发多层次集成式传感器复杂系统～ssNc(灵巧传感器网络通信)，并认为这是建成未来目标部队的关键之一;民用方面，由加州大学伯克利分校David culler教授领导的科研小组在缅因州的大鸭子岛上布置了32节点组成的传感器网络，实现对一种海燕生活习性的监测。国内已经有许多大学开展了对无线传感器网络的研究，但是还没有达到实用阶段，大部分工作还处于仿真或试验阶段。

　　1无线传感器网络的系统结构

　　无线传感器网络的基本思想是，在现场布置大量的节点，这些节点上的传感器感知现场的信息，微处理器对原始数据进行初步处理，再由无线收发模块将数据发送给相邻节点，数据经传感器网络节点的一级级转发，最终发送给基站，再由基站通过串口传送给主机，从而实现对现场的监控。在传感器网络中，节点任意散落在被监测区域内，这一过程是通过飞行器散播、人工埋置和火箭弹射等方式完成的，节点以自组织形式构成网络。

　　无线传感器网络可以采用平面结构和分级结构，通常采用分级结构。分级结构如图l所示，网络划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一级的网络。

图1 分级结构

　　在分层结构中，簇头结点负责簇间数据的转发，而簇成员只负责数据的采集。这大大减少了网络中路由控制信息的数量，因此具有很好的可扩充性。簇头可以预先指定，也可以由节点使用分簇算法自动选举产生。由于簇头可以随时选举产生，所以分层结构具有很强的抗毁性。

　　目前，还没有形成通用的无线传感器网络节点的设计方案，但一般都包括四个组成部分：传感器、微处理器、无线收发模块和电源。如图2，传感器负责监控物理信号，比如i是度、空气湿度、震动信息等。微处理器通常采用嵌入式cPu或者微控制器Mcu，无线收发单元主要由低功耗、短距离的无线通信模块组成。