IPv6无线传感器网络节点有什么特点？

随着传感器技术和计算机网络技术的进步,包括微电子机械系统(Micro－Electro－Mechanical Systems ,MEMS) 以及相关的接口、信号处理技术的发展,开发具有网络接口的智能传感器,并把它们组网用于分布式测量与控制已成为可能,并逐步升温。智能传感器网络(Smart Sensor Network) 更加完备的监控能力使其广泛应用于军事、工业过程控制、卫生保健、环境监测等。

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康志强

2019-10-18 15:01:19

传感器网络节点的特点及其框架
硬件资源有限。节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。
电源容量有限。网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。其特殊的应用领域决定了在使用过程中，不能给电池充电或更换电池，一旦电池能量用完，这个节点也就失去了作用（死亡）。因此在传感器网络设计过程中，任何技术和协议的使用都要以节能为前提。

无中心。无线传感器网络中没有严格的控制中心，所有节点地位平等，是一个对等式网络。节点可以随时加入或离开网络，任何节点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。

自组织。网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施，节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。

多跳路由。网络中节点通信距离有限，一般在几十到几百米范围内，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。固定网络的多跳路由使用网关和路由器来实现，而无线传感器网络中的多跳路由是由普通网络节点完成的，没有专门的路由设备。这样每个节点既可以是信息的发起者，也是信息的转发者。

动态拓扑。无线传感器网络是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退出网络运行；一个节点也可能由于工作的需要而被添加到网络中。这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化，因此网络应该具有动态拓扑组织功能。

节点数量众多，分布密集。为了对一个区域执行监测任务，往往有成千上万传感器节点投放到该区域。传感器节点分布非常密集，利用节点之间高度连接性来保证系统的容错性和抗毁性。

主要模块的实现方式和研究进展

节点数据处理单元（DPU）中嵌入式处理器芯片的研究与设计
DPU部分的核心器件是面向无线传感器节点应用的嵌入式处理器芯片。该核心处理器芯片为自主设计、具有自主知识产权的IPv6无线传感器节点处理器，主要包括：片内ADC、CPU、IPv6协议加速器及片内ROM、RAM。

节点DPU中嵌入式操作系统的开发和IPv6协议栈的实现
操作系统应该定义一系列非常简单的组件模型，由此具有高度的模块化特征。每个组件都完成一个特定的任务，整个操作系统基本上就是由一系列的组件模型组成。当系统要完成某个任务时，就会调用事件调度器，事件调度器再有顺序地调用各种组件，从而高效、有序地完成各种功能。

节点数据发送/接收单元（DSRU）的物理层和数据链路层技术
传感器网络节点通信接口设计可以基于IEEE 802.15.4。可根据具体应用场景选择适当的工作频段（868MHz、915MHz、2.4GHz）、数据传输速率（20kbps、40kbps、250kbps）和覆盖范围（300m～10m）。

目前，Oki Electric公司和CompXs公司已经推出了完全符合IEEE802.15.4和ZigBee®标准的、适合下一代低速率无线网络技术的单芯片LSI ML7065。该芯片集成了数字电路MAC、PHY和2.4GHz模拟电路RF，具有状态机功能。它通过减少引脚个数缩小封装尺寸、实现包括下一代低速率无线网络所需的低功耗性能在内的有效协议管理。

路由技术

针对无线传感器网络中数据传送的特点和难题，提出了许多新的路由协议。大致分为四类：洪泛式路由协议，层次式路由协议，以数据为中心的路由协议，以及基于位置信息的路由协议。

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