无线传感器网络(WSN)关键概念与特点解析

"该资源为无线传感器网络(WSN)的复习资料，涵盖了期末考试的主要题型和知识点，包括填空、选择题、简答题和综合题。主要讲解了WSN的基本概念、工作过程、传感器节点的组成与功能、网络结构、特点、电源节能方法以及物理层和信道接入技术。" 无线传感器网络(WSN)是现代物联网技术中的关键组成部分，它由大量微型传感器节点组成，用于监测和收集环境数据。这些节点通常具有有限的计算、存储和通信能力，且依赖于电池供电，因此能源效率是设计的重要考量。 WSN的传输介质通常是无线电波，特别是在ISM频段，这是一个无需许可的公共频段，常用于工业、科学和医疗应用。WSN可以选择的频段包括868MHz、915MHz、2.4GHz和5GHz。其中，ZigBee协议栈的物理层使用直接序列扩频(DSSS)技术，提供不同流量等级以适应不同应用场景。 无线传感器网络的工作过程涉及数据采集、处理和传输。节点通常包括传感器模块（用于感知环境）、处理器模块（处理数据）、无线通信模块（负责通信）和能量供应模块（如电池）。它们以自组织的星型、网状或簇状结构运行，数据通过单跳或多跳方式传递到汇聚节点，再由汇聚节点转发到控制中心或PC机进行进一步处理。 WSN的特点包括高节点密度、计算存储能力有限、微小体积和有限能量。通信方面，由于带宽窄和通信距离限制，设计有效的通信机制至关重要。此外，节点的位置随机分布，网络具备自组织特性。 在节能方面，WSN采用休眠机制和数据融合技术来延长网络寿命。休眠机制允许节点在不需活跃时进入低功耗状态，而数据融合则通过减少不必要的数据传输来节省能源。 在物理层，WSN面临的挑战包括选择合适的频段以避免干扰，以及设计适应有限通信能力的信道接入技术。例如，选择ISM频段是因为其开放性，但同时要考虑与其他系统的共存问题。 理解并掌握这些WSN的基本知识点对于准备相关考试或实际应用都是非常重要的，包括了解网络架构、节点功能、通信机制以及能源管理策略。