无线传感网络中节点边缘分布方法的
无线传感网络中节点边缘分布方法的探讨
区域内不到无线网络
蔡银河1，陈志标2
（1.福建师范大学协和学院信息技术系；2.福建师范大学协和学院实验中心）
随着电系统、片上系统、无线通信技术及低功耗嵌入式技术的迅速发展，知识集成、多个学科领域交叉的无线传感网络随机应运而生，无线传感网络的出现带来了信息感知领域的一场新的科技革命。无线传感器网络主要是指大量的静止或移动的传感器以自组和多跳中继的方式构成无线网络，无线传感网络能够与传感器进行良好协作，对网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息进行及时、准确的采集、处理和传输，由大量传感器节点将所探测到的数据，通过汇聚节点并且经由其他网络将监测信息报告给用户。
1无线传感网络概述
无线传感网络的运行主要依靠大量的传感器节点对覆盖地理区域感知对象进行数据探测和传输，在运行的过程中必不可少的三个要素就是传感器、覆盖区域感知对象以及接受探测信息的观察者。无线传感网络的主要功能就是通过传感器、嵌入式设备以及现代网络构成以嵌入式设备为基础平台的分布式通信和监控载体，由传感器测试网络覆盖区域感知对象的信息，继而转换成设备可操作的信号，通过所有设备构成的系统网络，以无线通信的形式完成信息的探测和传输。在无线传感网络中最为重要的部分就是负
责探测和传输数据的传感器节点。无线传感网络的通信方式一般分为无线、有线、光、红外等多种形式，适合应用短距离的无线通信技术。
无线传感器网络的系统主要包括传感器节点、汇聚节点及管理节点。无线传感器网络系统运行的基础就是大量传感器节点在环境中的随机布置，并通过一定的组织形式构成无线传感网络。传感器节点所探测到的数据和信息可以经由其他传感器节点逐跳传输，在数据和信息传输过程中，可能由多个节点进行处理，最终路由到系统的汇聚节点，由系统的互联网络传输到达管理节点。管理节点实际上相当于无线传感网络的控制中心，可以对系统网络内的任意部分进行配置和管理，而且负责发布无线传感网络系统的监测任务和收集监测信息。此外，无线传感网络还可以通过随机分布的数据处理单元、集成传感器以及通信模块的节点自组织的形式构成网络，借助微小通信节点中内置的传感器测量网络覆盖区域周边环境的红外信号、热信号、声纳信号及雷达地震波信号，继而探测并收集到周围环境中的温度、湿度、光强度、压力、噪声、土壤等用户关注的物质现象。
无线传感网络具有不受有线网络限制、无需固定设备支撑、易于组网的特点，可实现快速有效部署，适用于难以应用有线网络系统的恶劣环境，如核电厂、煤矿、变电站等危险的工业生产环境。对于有线网路基础设施相对不发达的区域通过应用无线传感网络可探测到实时、高效的生产数据，保障了工业生产的安全性和事故处理的及时性，避免了常规数据收集模式给工业生产环境带来的侵入性破坏。同时无线传感网络还可以应用于大气、水等生态环境资源的数据监测，为生态环境保护提供准确、有
效的信息。在无线终端系统设备广泛推广和应用的前提下，无线传感网络可以通过无线通信技术对异构传感网络及其数据进行高效的互联和处理融合，这也决定了无线传感网络的应用范围和领域更加的广泛。
2无线传感网络节点定位算法及边缘分布方法分析
无线传感网络中的传感器节点通常随机部署在不同运行环境中执行各种监测及跟踪任务，以自组织的形式相互协助完成工作，传感器节点的分布对无线传感网络的监测活动至关重要，对于无线传感网络而言，节点位置的不明确的信息监测活动是毫无意义的。确定获取信息节点的位置与事件发生的位置是无线传感网络最基本的功能之一，对无线传感网络运行的有效性起到关键的作用。由于无线传感网络规模巨大，人工部署传感器节点或为网络节点安装GPS会受到经济成本、能耗及扩展性等因素的限制，在一些监控环境内无法实现，因此必须采用科学、合理的定位算法实现无线传感网络的节点自身定位。
传感器节点的定位及分布是通过一定的技术、手段、方法获取无线传感网络节点的相对位置信息或绝对位置信息的过程。通常采用的节点定位方法是为部分传感器节点设置准确的分布位置或为一些节点配备GPS系统，以确定位置的节点作为信标节点，通过未知节点之间的相互协作关系计算未知节点的位置。无线传感网络节点分布的算法与实际应用紧密相关，因此在进行节点定位的过程中应根据定位
精度、信标节点密度、节点密度、功耗、容错性、自适应性、算法、无线传感网络规模、经济成本等因素进行综合考虑，选择科学、合理的定位方法。目前常用的节点分布计算方法为典型定位算法，即基于测距的节点定位算法和不基于测距的节点定位算法两类，在这两大类别之中又可进一步细分为许多种定位算法。随着无线传感网络的应用日趋广泛，其节点分布方法也不断优化。
在无线传感网络的应用中，传感器节点与感知目标的位置是必不可少的系统元素，传感器节点的定位和分布技术在整个网络系统中至关重要。目前世界范围内关于传感器节点分布和部署的探讨很多，其中包括聚类方法平衡部署、概算统计模型、线性规划模型、最优多项式时间计算、能耗模型、整数线性规划、目标渐进优化计算等等，都是针对传感器节点的定位和部署提出的计算方法和改善办法，而且大多数关于节点分布的策略都局限于监控区域内的节点定位，关于监控区域边缘的节点分布的研究还比较少。笔者通过对大量相关资料和文献进行研究，现将传感器节点边缘分布的方法进行总结。
对无线传感网络中的传感器节点进行监控区域边缘分布的计算时，首先应确定问题模型，即选定节点分布的监控区域，确定监控区域、区域边缘、移动传感器的通信半径。通常大多数无线传感网络为保证通信的可靠性都会选择对称通信的方式，
摘要：节点分布及定位技术是无线传感网络中的关键技术之一，目前关于无线传感网络节点分布及定位的探讨很多，但大多局限于监控区域内的节点定位。通过阐述无线传感网络技术及传感器节点定位的一些算法，进一步探讨无线传感网络中节点边缘分布的方法。
关键词：无线传感网络；传感器节点；边缘分布
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广东科技２０１２．１１．第２１期

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