无线传感器网络的优势是什么？

无线传感器网络被称为21世纪最具影响的技术之一，是全球未来的四大高新技术产业之一，它到底有什么优势创新，又该如何快速搭建WSN？

李广汇

2020-8-7 11:09:19

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络，由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息。

最终把这些信息发送给网络的所有者，整套方案包括现场无线传感器、数据转发网关和监控主机等必要环节。

图2 无线传感器网络拓扑图

根据人类感知功能，无线传感器大体可以分为包括无线气体传感器，无线压力传感器，无线温度传感器，无线温湿度传感器，无线液位传感器，无线风速传感器，无线流量传感器等。

而WSN并不是简单的理解为利用无线通信方式多个无线传感器节点进行组网，传输采集数据等，WSN具有本身的特性及优势。

网络规模大（节点数量多）
例如：对森林、草原进行防火监控、野生动物活动情况监测、坏境监测往往要布置大量的无线传感器节点，布设范围也远远超过一般的局域网范围。
布置大量的无线传感器节点的优点：

• 提高整体监测的精确度；
• 降低对单个节点的精确要求；
• 大量冗余节点的存在使得系统有较强的容错性。

图4致远电子ZM32系列支持Mesh高组网性能模块

自组织网络

与局部网的布设不同，无线传感器节点位置布设前不能事先确定(人员随机布设)，节点之间的互相邻居关系也不能事先确定，因此要求节点具有自组织能力，能够自动进行配置管理。

致远电子ZM32系列模块不仅具备星型网络的简洁与低功耗，而且兼备Mesh网络的超远距离传输能力和自修复能力，采用了即放即用的智能路由算法，当两个节点之间的距离超出通信范围时，只要在两个节点之间加入路由设备，其它任何网络参数都不要修改即可恢复通信，便于施工安装。

在混合型网络中，路由器组成网状结构，而终端则在其周围呈现星型分布。路由中继扩展了网络的传输距离，同时提供了容忍故障的能力，在某些路由出现问题或强干扰时，通信路径会进行自动调整，以确保信息到达。

图6 ZM32系列模块自组网拓扑图

李可熠

2020-8-7 11:09:23

可靠性强

无线传感器网络具有强于普通局域网P2P通讯稳定性：

• 网络结构可靠：自组织网、动态性保证基本的信息传输正常；
• 软件可靠，信息保密性强。

ZM32系列ZigBee模块支持AES128通信加密和新设备登录加密，采用非法设备从空中抓包也无法获取数据，保障数据传输安全。

以数据为中心

在互联网中终端、主机、路由器、服务器等设备都有自己的IP地址。想访问互联网中资源，必须先知道存放资源的服务器的IP地址。所以互联网是一个以地址为中心的网络。

而无线传感器网络是任务型网络，在WSN中，节点虽然也有编号。但是编号是否在整个WSN中统一取决于具体需要。

ZM32系列ZigBee模块支持三种通信方式：短地址通信、可修改的MAC地址通信以及指定数据帧内的某一部分作为地址通信，三种通信方式可通过AT指令动态切换，满足客户不同应用需求。

无线传感器网络产品相对于有线产品具有成本低、范围大、布设灵活、移动支持等特点，工业无线传感器网络产品在力学参数检测、工业监控、智能电力、矿山安全、医疗健康、环境监测等行业的应用一直广受重视；与此同时，工业无线传感器网络产品也面临着延长节点工作时间、增加通信距离、小型化、标准化等技术挑战和寻找应用场景等市场挑战。

致远电子基于Silicon Labs EFR32MG1B系列无线SoC开发的ZM32系列低功耗、高可靠性的ZigBee 模块，提供一个完整的基于IEEE802.15.4标准ISM频段的应用集成方案。

集成快捷易用的自组网功能，提供多路可配置的AD、IO、PWM接口，化繁为简，大幅简化无线产品复杂的开发过程，使您的产品以更低的成本快速投入市场。

曹兵

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李广汇

李可熠

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