58、未来5G无线传感器网络分析

未来5G无线传感器网络分析

1. 引言

随着科技的显著进步，人们的生活变得更加精致，无线设备让人们能够监测各类数据。在这些应用中，无线传感器网络（WSNs）发挥着重要作用，它能获取环境信息并将其远程传输给终端用户。

WSNs是智能自动化网络，可用于观测和收集压力、温度、振动、声音、运动和污染物等数据，并将其传输到主位置进行分析。主位置或基站作为用户端和网络之间的中间环节，用户通过向基站发送查询来获取网络数据。

WSNs有多个节点，它们通过无线电信号相互通信。传感器节点具备收集数据、感知信息、处理数据和与网络通信的能力，配备了传感设备、收发器、计算设备和电源组件。不过，离散节点存在存储、带宽和处理速度等限制。

传感器节点安装后会组织合适的多点通信网络基础设施，响应主集线器的查询并相应地收集和传输信息。它们有两种工作模式：基于主网络查询的事件驱动模式或连续模式。为处理定位和位置信息，网络使用全球或本地定位算法。有些网络还安装了执行器，被称为无线传感器和执行器网络。

WSNs应用广泛，甚至在医疗保健领域也有应用。智能传感器和WSNs的发展改变了患者的诊断方式，附着在人体上的小传感器贴片可监测和收集人体信息，并通过WSNs远程传输到主集线器，为患者和体弱者远程诊断问题提供了便利。

为避免系统复杂性和高功耗，需要在数据处理和通信能力之间保持适当平衡。若系统设计复杂，数据路由困难且功耗高，会导致系统成本增加。这促使研究人员开展相关应用研究，以克服这些问题。已报道了许多算法和协议，如节能算法、电缆模式转换（CMT）算法和用于追踪光学汇的粒子群优化（PSO）算法等，还有用于减少传感器信息收集延迟的延迟感知收集网络，这些都有助于提高网络寿