摘要 本文針對在設計無線傳感器網絡中需要考慮的幾個重要問題進行了分析，並對此提供相應的解決方案以及根據筆者經驗得出的參考建議。
關鍵詞 ；無線傳感器網絡；網絡密度；吞吐量；阻塞
中圖分類號 TP393 文獻標識碼 A文章編號 1674-6708(2010)11-0044-02
1 無線傳感器網絡概述
無線傳感器網絡(WSN)是指由一類具有自動化、全嵌入式操作、微型封裝、低功率節點所組成的分布式係統。Zigbee基於著名的IEEE802.15.4規範為該類網絡提供了無線偵測和控製的統一標準。Zigbee網絡的眾多優點之一是其所采用的網狀網絡協議，該協議是針對多跳躍路由、數據傳送、安全可靠性以及有關應用層互操作的整套策略而開發的。
2 網絡的結構和規模及相關解決方案
決定網絡的結構和規模是最關鍵的設計環節之一。通常大型網絡的設計和維護都是相對困難的，網絡的結構和規模對此會有明顯的影響，當網絡擴展到幾百個以上節點時，所麵臨的主要問題之一就是如何解決網絡阻塞問題。下麵著重討論解決網絡擁擠問題的2個可供選擇的策略。
1)控製網絡密度 ；
影響網絡高效可靠的重要指標是其網絡密度，也就是在彼此可以正常通信的範圍內，可以有多少個節點？理論和實踐的建議是應該低於5個。當網絡密度超過7個時，就可能帶來嚴重的部分阻塞。隨之而來的問題是怎樣來精確地決定節點數目。其中容易的方法之一是定製嵌入式程序。在Zigbee網絡中，有關節點的信息對協議運行是十分關鍵的。節點廣播自己的信息，相鄰的節點都可以接收到，駐留程序查詢鄰區記錄表並且計算出表中條目的數量，然後把分析結果傳送到一個指定的節點上。這僅對於網絡最初安裝、網絡密度尚可改變時有意義，一旦網絡安裝就緒並已運行，則初始的密度信息對於問題解決隻起到參考作用。同時也要注意，如果鄰區表上的記錄數目少於周圍節點的數目，那麼Zigbee軟件堆棧就會周期性更新鄰區表。即使根本沒有節點變動，網絡為了更新鄰區表，也要反複檢查路徑，這無疑會增加通信負擔。因此，在決定網絡密度時，我們既要考慮網絡阻塞問題也要兼顧鄰區表的尺寸。
如果節點的物理位子是固定的，那麼網絡可以通過減少收發機的功率容易地控製阻塞區的網絡密度。降低發射功率和把節點移到遠處的效果是一樣的，都是使節點彼此之間不能通信。但是為了確保最大的覆蓋範圍和最好的鏈路質量，製造商傾向於設置最大發射功率。我們的經驗是，在覆蓋範圍不是問題的地方，就可以調低發射功率。
最後要考慮的是理論上對網絡密度的限製，當網絡密度達到這個限製時，訪問失敗率足以引發雪崩式效應。顯然，這個參數取決於網絡中信息流量。我們的經驗是，如果在有效通信範圍內，每個節點每秒發送一個最大數據包，網絡密度的理論極限值是25節點左右。
2)網絡信道隔離
當減少節點數目和降低發射功率的方法都不可行的時候，我們也可以選擇信道隔離技術來應對網絡阻塞問題，就是說，需要把運行在單一信道的網絡隔離成分別運行在不同信道的幾個網絡。IEEE802.15.4在2.4GHz頻段指定了16個信道，在900MHz頻段又製定了10信道。但這也帶來了額外的複雜性，我們必須為隔離後的每個網絡安裝各自的協調器。