摘要。最近发展的无线通信和电子行业已启用发展低成本传感器网络。传感器网络可以用于各种应用程序领域 (例如，卫生、军事、家)。在不同的应用领域，有不同的技术难题正在等待研究人员解决。
这篇文章讲述的是传感器网络当前状态，以及根据其相关的协议堆栈层的解决办法。这篇文章还指出开放性研究的问题，并打算开创互联网在这个领域的发展。
引言。在最近发展的无线通信和电子产品已经达到了低成本，低功耗，多功能传感器体积小和在短距离内通信不受限制。这些微小的传感器节点，其中包括感测，数据处理，以及通信元件，利用传感器构成网络。
传感器网络和传统的传感器相比有了一个标志性的进步。
传感器网络是由大量传感器节点组成的，无论是部署在内部或者是很接近它。传感器节点的位置不需要被设计或预定。这允许在无法进入的地形或灾难随机部署救灾行动。
另一方面，这也意味着，传感器网络协议和算法必须具备自组织能力。传感器的另一个独特之处是传感器网络节点的合作。传感器节点都配有一个板载处理器。
而不是原始数据发送到的负责融合节点，他们使用他们的处理能力在本地进行简单计算与只发送需要和部分处理过的数据。
上述特征保证了传感器网络应用的宽广范围。一些应用领域在医疗，军事，家庭。在军事例如，快速部署，自组织和容错特性传感器网络使他们的军事指挥一个非常有前途的传感技术，控制，通信，计算机，情报，监视，侦察和瞄准系统。
在卫生方面，传感器节点也可以是部署到监测患者，帮助残疾人患者。一些其它商业应用包括库存管理，监控产品质量，监控灾区。
这些实现与其他传感器网络应用程序需要无线ad hoc网络技术。虽然许多协议和算法已经被提出了传统无线ad hoc网络，他们并不适合于独特的功能和应用传感器网络的要求。为了说明这点，我们列举了传感器网络和ad hoc网络之间的差异：
传感器节点在传感器网络中的数可以达到几个数量级比ad hoc网络中的节点高。
传感器节点被密集部署。
传感器节点很容易出现故障。
一个传感器网络拓扑发生的变化非常频繁。
传感器节点主要使用广播通信范式，而大部分adhoc网络基于点对点通信。
传感器节点在功耗，计算能力和内存存在限制。
传感器节点可能没有id由于传感器数量比较庞大。
许多研究人员正在从事开发计划，来满足这些要求。
在这篇文章中，我们对提出的协议进行调查并提出了目前对传感器网络的算法。我们的目标是对目前的问题提供一个更好的理解，我们也试图调查有关设计上的约束，并提出使用某些工具，以满足设计目标。
在本文的其余部分我们将讨论通信体系结构传感器网络，以及该因素影响传感器网络的设计。我们目前的提案进行的详细调查主要在物理层，数据链路，网络，运输和应用层，我们接着总结我们的文章。
传感器网络通信构架。
传感器节点通常分布在一个传感器区域，如图所示。1，每个散传感器节点具有收集数据的能力和携带数据到接收器。数据通过如图所示返回到接收器的体系结构。
1。接收器可以用任务管理器通过互联网或卫星节点进行通信。该设计如图所示。
1受多种因素影响，包括容错，可扩展性，生产成本，经营环境，无线传感器网络的拓扑结构，硬件的限制，传输介质，以及功耗。
设计因素。写这篇文章的研究人员解决了很多设计因素的问题。但是，这些研究没有一个完全能够把所有的因素用来解决推动传感器的设计网络和传感器节点。
这些因素是重要的，因为必须通过他们作为指引来设计一个协议或算法的传感器网络。此外，这些影响因素可以可用于比较不同的方案。
容错 - 某些传感器节点可能会错误或者使用时由于缺乏能量，或有物理损坏或环境干扰。传感器节点的故障不会影响到传感器网络的总体任务。这是可靠性和容错性的问题。
容错是作为维持传感器网络由于功能没有任何中断传感器节点故障的能力[1，2]。可靠性rk（t）或传感器节点的容错能力是仿照[2]利用泊松分布来捕获没有内有故障的概率时间间隔（0，t）为。
rk(t) =e– k t, (1)
其中λk是传感器节点k的故障率，t是时间。
部署在研究这种现象可能是上百或上千的顺序。根据在应用中，数量可能达到的数以百万计的极端值。新计划必须能够符合节点的数量工作。
他们还必须利用传感器的高密度网络。密度范围在一个区域内可以从几个传感器节点到几百传感器节点，它可以是直径小于10微米。该密度μ可根据[3]来计算(r) =n r2)/a, (2)
其中，n为在区域a散射传感器节点的数目，r是无线传输范围。基本上，μ（r）给出的节点数目在每个节点的传输半径内区域a内。
生产成本 - 由于传感器网络包括大量传感器节点，单个节点的成本将会影响到该网络的总成本。如果该网络的成本比传统的部署传感器更加昂贵，那么传感器网络性价比就不是很高。其结果是，每个传感器节点的成本已被保持在低水平。
国家的最先进的技术允许蓝牙无线电系统要少超过10美元[4]。另外，传感器节点的**是有针对性地低于1美元。一个传感器的成本节点应该是远低于1美元这样使传感器网络是可行的。
该蓝牙无线电，这是已知的成本一个低成本的设备，甚至对于传感器节点是10倍以上的**。
硬件约束 - 一个传感器节点是由四个基本部件组成的，如图2所示：传感单元，处理单元，收发信机单元，以及电源单元。它们也可以具有额外的应用程序相关的组件如一个位置发现系统，发电机，和动员。
感测单元通常由两个亚基：传感器和模拟 - 数字转换器（adc）。所产生的模拟信号根据观察到的现象的传感器被转换为数字信号的adc，然后供给到所述处理单元。
处理单元，其通常具有小相关存储单元，管理，使该程序与其他节点的传感器节点协作进行分配的传感任务。一收发信机单元的节点到网络的连接。一个传感器的最重要的组成部分节点是动力单元。
动力单元可由电力**单位如支持太阳能电池。还有其他亚基依赖于应用程序。大多数传感器网络由技术和传感任务要求位置，精度高。
因此，这是常见的，一个传感器节点具有一定位测向系统。动员者有时可能会需要移动传感器节点时，它开展了分配的任务要求。所有这些亚单位的，可能需要装入一个火柴盒大小的模块。
所需的大小可能甚至比立方厘米较小，这重量轻得能够保持悬浮在空气中。除了大小，还有其他一些严格的约束传感器节点。这些节点必须消耗极低的功率，操作在高容积密度，低生产成本，是可有可无的自治领域，操作无人值守，并且是自适应的环境。
传感器网络拓扑 - 数百到几千个节点的部署整个传感器领域。它们部署于几十英尺。节点密度可高达20 nodes/m3 。
部署大量节点的密处理的拓扑集需要小心维护。我们审查与拓扑问题维护和变化分为三个阶段：
部署前和部署阶段：传感器节点既可以作为大众或放置传感器领域。他们可以通过从一个平面滴被部署，部署在炮弹，火箭弹，或导弹，并放入一个接一个由一个人或机器人。
部署后阶段：部署后，拓扑结构的变化是由于在传感器改变节点的位置，可达性（由于干扰，噪声，动态障碍物等），可能源，故障，以及任务的详细信息。
额外的节点重新部署阶段：其他传感器节点可调配随时更换发生故障的节点或由于改变了任务动态。
环境 - 传感器节点密集无论是部署非常接近或直接在里面就能够被观察到的现象。因此，他们通常工作在无人值守的远程地理区域。他们可能会在大型机械内部进行工作，在海洋的底部，在生物或化学污染的领域，在敌方战线，或者在家中以及大型建筑。
传输介质 - 在一个多跳传感器网络内部，通信节点是无线**链接的。这些链接可以通过无线电，红外或光学介质。为了使全球这些网络的操作，所选择的传输介质必须在全球上市。
目前大部分硬件传感器节点是基于射频电路设计的。该μamps无线在[8]中描述的传感器节点使用蓝牙兼容2.4 ghz收发器带有一个集成的频率合成器。
低功率传感器设备文献[9]采用的是单通道rf收发器描述工作在916兆赫。无线集成网络传感器（wins）架构[6]也使用无线链路进行通信。
在传感器网络节点间通信的另一种可能的模式是通过红外线。红外通信是免许可证和免于受到电气设备的干扰。基于红外收发器更便宜，更容易打造。
另一个有趣的发展是该智能尘埃微尘的[7]，它是一个自主感知，计算和通信系统，采用光介质为传输。红外和光学要求视线的发送者和接收者之间建立一条线路。
功耗 - 无线传感器节点，是微电子器件，只能配备有限的电源（<0.5a，1.2 v）。
在某些应用场景，电力资源的补充也许是无法做到的。所以传感器节点的寿命表现出了对电池寿命有很强的依赖性。在一个多跳自组织传感器网络中，每个节点扮演发端的数据和数据的双重作用的路由器。
节点出现故障可造成显著拓扑的变化和威力，需要数据包重组和重新路由网络。因此，节能和电源管理承担额外的重要性。正是由于这些原因，研究人员目前专注于功率意识的设计协议和传感器网络的算法。
在一个传感器的传感器节点的主要任务现场是检测事件，执行快速的本地数据处理，然后发送数据。耗电量因此可以被分成三个域：传感，通信和数据处理。
协议栈所使用的信宿和传感器的协议栈在图中所示的节点。该协议栈结合电力和路由的认识，网络协议的集成数据，有效地通过无线通信功率中型和促进合作努力传感器节点。该协议栈包含的物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层，电源管理平面，移动性管理平面和任务管理平面。
物理层解决了简单但强大的调制，传输的需求，和接收技术。由于环境，是喧闹和传感器节点可以移动的介质访问控制（mac）协议必须是能源需求，并能够最大限度地减少与相邻设备的碰撞。网络层需要通过路由所提供的数据来保护传输层。
传输层有助于保持数据流，如果传感器网络应用程序需要它。取决于传感任务，不同类型的应用软件可以构建和在应用层上使用。在此外，电力，移动性和任务管理飞机监控电源，运动，在传感器节点之间的任务分配。
这些飞机帮助传感器节点的坐标传感任务和更低的整体功耗。
电源管理平面管理传感器节点使用其能源。例如，传感器节点可能会关闭其接收器从相邻设备接收到的消息。这是避免收到重复的报文。
此外，当传感器节点的功率电平为低时，传感器节点传播给它的相邻设备，它是低功耗的，不能参与路由消息。剩余功率是保留给检测。移动性管理平面检测并注册传感器节点的移动，所以路由返回给用户始终保持，而传感器节点可以保持跟踪相邻设备的传感器节点。
通过了解相邻设备传感器节点，所述传感器节点可以平衡他们的能量和任务使用。任务管理平面结余及时间表给定一个特定的区域中的感测任务。不是在该地区的所有传感器节点都需要以在同一时间执行传感任务。
因此，一些传感器节点执行任务比别人更多的依赖于他们的能源水平。需要这些管理平面，以便该传感器节点可以一起工作，在移动传感器网络路由数据，以及共享传感器节点之间的资源。
物理层。物理层负责频率选择、载频信号检测、调制和数据加密。到目前为止，915 mhz的工业、科学、和医学(ism)已经广泛的使用传感器网络。
频率一代和信号检测与底层硬件和收发器的设计，因此超出了我们的范围。在接下来的讨论，我们主要叙述信号传播影响，功率效率和调制传感器网络方案。
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