57、通用无线传感器节点设计考量

通用无线传感器节点设计考量

1. 引言

无线传感器网络（WSNs）由小型自主节点组成，这些节点能够通过无线链路相互通信。在工业、医疗、军事和环境监测等应用中，无线传感器网络提供了独特的机会。它们是由多个智能设备组成的网络，这些设备配备了多个板载传感器，通过无线链路联网并大量部署。

最小化传感器节点的能耗和尺寸是一个重要的研究课题，旨在使无线传感器网络更易于部署。能源感知的无线传感器网络在工业和学术界的应用迅速涌现，这项技术在军事和民用领域的众多应用有可能对社会产生重大影响。

由于大多数无线传感器网络节点由电池供电，其寿命高度依赖于能耗。在有数百个传感器节点的情况下，更换电池几乎是一项不可能完成的任务。考虑到单个传感器节点的低成本，更换整个节点可能比定位并更换或充电其电池供应更具成本效益。此外，在某些情况下，节点的位置可能使更换电池变得不可行，例如节点可能难以物理访问，或者位于不适合人类干预的环境中。

2. 过往工作

典型的传感器节点通常由用于收集环境数据的传感器、处理收集数据并控制系统的低功耗微控制器、用于节点间数据传输的有限范围射频收发器以及存储收集数据的片上存储器组成。传感器节点的特点是尺寸小且能源/资源受限。部署后，传感器节点难以取回，因此必须依靠电池组运行数月。此外，它们需要非常耐用，因为会被部署到恶劣环境中。

这些基本限制使得传感器节点的硬件和软件设计准则与其他应用不同。尽管传感器网络的理论研究仍在进行中，但学术界和工业界的研究人员已经越来越多地部署了工作原型传感器网络，如Great Duck Island、ZebraNet和Hogthrob等项目。

目前有几种用于学术研究或工业用途的无