來源：羅姆半導體社區

很多人在看到傳感網時腦子里不覺的就會聯想到物聯網，對于傳感網和物聯網之間的關系也存在不同的聲音。有一種聲音是傳感網是包含于物聯網中的，而還有一種聲音是傳感網和物聯網是同一種東西，就好比傳感網是大名，物聯網是小名那樣。不管是否是不是同一個東西，既然這么難以明確的區分開，想必兩者之間肯定有很多相似的地方，接下來就圍繞傳感網做一個詳細的分享。

一、什么是傳感網？
對于一個事物往往是從解讀它的概念以及理解它的定義開始的，那么什么是傳感網呢？

傳感網是指隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網絡。換一種說法就是由部署在檢測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統。其目的在于協作地感知、采集并處理網絡覆蓋區域內感知對象所產生的信息，并將信息發送給觀察者。

感知網由傳感器，感知對象和終端用戶三個基本要素構成。檢測區域或者監測對象周圍有大量的傳感器節點，這些節點通過自組織方式形成一個感知網絡，再將這些傳感器節點采集到的數據經過多跳通信的方式進行傳輸和處理，然后傳遞到匯聚節點。當匯聚節點離管理節點比較遠時，便可通過移動通訊網絡、互聯網或者是衛星將信息匯集到網絡服務器，最終發送給終端用戶。

二、傳感網都有哪些技術呢？

傳感網的主要技術包括：拓撲控制、MAC協議、路由協議、定位技術、時間同步和數據管理技術等。

01、拓撲控制

拓撲控制是在保證網絡連通性和覆蓋性的前提下，充分考慮無線傳感器網絡各類特點，根據不同應用場景，通過節點發射功率調節、鄰居節點選擇以及節點休眠調度，形成優化的網絡結構，以保證完成預定任務。

02、MAC協議

MAC（medium accesscontrol），介質訪問控制，MAC協議是無線傳感網的關鍵技術之一，決定了無線信道的使用方式，其性能直接影響了整個網絡的性能。它是保障無線傳感網高效通信的關鍵技術之一。傳感器節點的能量、存儲、計算和通信帶寬等資源有限，單個節點的功能比較弱，而傳感網的強大功能是由眾多節點協作實現的。多點通信在局部范圍需要MAC協議協調無線信道分配，在整個網絡范圍內需要路由協議選擇通信路徑。在設計傳感網的MAC協議時，需要著重考慮以下幾個方面：

1）節省能量。傳感器節點一般是由電池提供能量，而且電池能量通常難以進行補充，為了長時間保證傳感器網絡的有效工作，MAC協議在滿足應用要求的前提下，應盡量節省節點的能量。

2）可擴展性。由于傳感器節點數目、節點分布密度等在傳感網生存過程中不斷發生變化，節點位置也可能移動，還有新節點加入網絡的問題，因此傳感網的拓撲結構具有動態性。MAC協議也應具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。

3）網絡效率。網絡效率包括網絡的公平性、實時性、網絡吞吐量以及帶寬利用率等。

03、路由協議

數據包的傳送需要通過多跳通信方式到達目的端，因此路由選擇算法是網絡層設計的一個主要任務。路由協議主要負責將數據分組從源節點通過網絡轉發到目的節點，它主要包括兩個方面的功能：

1. 尋找源節點和目的節點間的優化路徑。

2. 將數據分組沿著優化路徑正確轉發。

無線傳感器與傳統的無線網絡協議不同之處，它受到能量消耗的制約，并且只能獲取到局部拓撲結構的信息，由于這兩個原因，無線傳感器的路由協議要能夠在局部網絡信息的基礎上選擇合適路徑。傳感器由于它很強的應用相關性，不同應用中的路由協議差別很大，沒有通用的路由協議。無線路由器的路由協議應具備以下特點：

（1）能量優先。需要考慮到節點的能量消耗以及網絡能量均衡使用的問題。（2）基于局部拓撲信息。無線感知網絡（WSN）為了節省通信能量，通常采用多跳的通信模式，因此節點如何在只能獲取到局部拓撲信息和資源有限的情況下實現簡單高效的路由機制，這是WSN的一個基本問題。（3）以數據為中心。傳統路由協議通常以地址作為節點的標識和路由的依據，而WSN由于節點的隨機分布，所關注的是監測區域的感知數據，而不是具體哪個節點獲取的信息，要形成以數據為中心的消息轉發路徑。（4）應用相關。設計者需要針對每一個具體應用的需求，設計與之適應的特定路由機制。

04、定位技術

定位技術相對而言應該是最好理解的，在大部分傳感網應用場合里必須要知道節點的具體位置才是有意義的。通過人工測量或配置來獲取節點的精確坐標的方法往往是不可行的，這時傳感網能夠通過網絡內部節點之間的相互測距和信息交換，形成一套全網節點坐標進行精確位置數據輸出。新型無線傳感器網絡定位方法， 主要包括基于移動錨節點的定位算法、三維定位算法和智能定位算法。

05、時間同步

在無線傳感網絡中，各節點相互獨立并且以無線的方式進行通信，由于各節點都采用各自的本地時鐘模塊進行計時，而這種計時模塊功能主要是由晶體振蕩器提供的，由于晶振頻率的誤差以及初始計時時刻的不同，則會導致節點時鐘時間和本地時鐘無法同步，這就會造成傳感網應用無法正常運行也會大大降低其他的服務質量。從此可以看出時間同步技術在無線傳感網絡中占有非常重要的地位。

現如今已有的時間同步技術有很多種。其中發明比較早的是RBS協議、HRTS、FTSP、GCS時間同步模型和LTS時間同步模型等。心比較新的時間同步技術有：TBEC、基于分簇的WSN時間同步解決方案、基于耦合振蕩器模型的WSN時間同步算法模型、螢火蟲同步算法和協作同步等。

06、數據管理技術

在整個傳感網工作流程中都會產生相應的數據，而傳感網的意義也是能產生有效的數據，所以怎么樣對數據進行管理也顯得尤為重要。可以這么說無線傳感網絡是以數據為中心的網絡，把傳感器視為感知數據流或感知數據源，把傳感網視為感知數據空間或感知數據庫，把數據管理和查詢處理作為網絡的應用目標。傳感網的任何應用都離不開數據的收集、存儲、查詢和分析。

由于傳感網能量、通信和計算能力有限，所以產生的數據一般情況下不會都發送到匯聚節點進行處理，而是盡可能在數據匯入匯聚節點之前就進行處理。目前傳感網數據管理模式主要是3鐘：集中式、半分布式以及分布式。

三、是特點更是挑戰

傳感網是具有很鮮明特性的，主要可以總結為無中心和自組網特性、網絡拓撲的動態變化性、傳輸能力的有限性、能量的限制以及安全性的問題等。這些特性即使傳感網的特點也是它要面臨的挑戰。

這些特點向傳感網的未來提出了一系列具有挑戰性的問題，也可以總結為這幾點：

一是通信能力有限，如何在有限通信能力的條件下高質量地完成感知信息的處理與傳輸，是我們面臨的挑戰之一;

二是計算能力有限，如何在網絡工作過程中節省能源，最大化網絡的生命周期，是我們面臨的第二個挑戰;

三是電源能量有限，如何使用大量具有有限計算能力的傳感器進行協作分布式信息處理？

四是傳感器數量大、分布范圍廣導致傳感網維護十分困難甚至不可維護，傳感網絡的軟、硬件如何具有高魯棒性和容錯性？

五是感知數據流巨大，研究出強有力的分布式數據流管理、查詢、分析和挖掘方法也是一個大的挑戰。

挑戰和機遇也是并存的，挑戰有多大機遇也就有多大，不畏懼挑戰而是牢牢地抓住時代賦予的機遇。

審核編輯黃宇