无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技能，在现实生活中得到了越来越广泛的运用。跟着通讯技能、嵌入式技能、传感器技能的开展，传感器正逐渐向智能化、微型化、无线网络化开展。现在，国内外首要研讨无线传感器网络节点的低功耗硬件渠道规划、路南算法和拓扑操控、网络协议、定位技能等。这个规划以检测光线强度的传感器为例，完结了一个无线传感器网络，依据传感器所检测的光线强弱来封闭或敞开指示灯。这种传感器网络综合了嵌入式技能、传感器技能、短程无线通讯技能，有着广泛的运用。该体系不需求对现场结构进行改动，不需求原先任何固定网络的支撑，能够快速安置，便当调整，而且具有很好的可维护性和拓展性。
IEEE 802.15.4规范
IEEE 802.15.4规范适用于低速率、低功耗、低复杂度和短间隔数据传输的无线个域网(WPAN)。在网络内的无线传输进程中，选用带抵触防止的载波侦听多路拜访机制(CSMA／CA)，支撑超帧结构和时槽保障机制(GTS)。网络拓扑结构可所以星型网或点对点的对等网。该规范界说了3种数据传输频率，别离为868MHz、915MHz、2.4GHz。前两种传输频率采纳BPSK的调制方法，后一种采纳0-0PSK的调制方法。各种频率别离支撑20 kbit／s，40kbit／s和 250 kbit／s的无线数据传输速率，传输间隔在0m～70m之间。转义中选用的是频率为2.4GHz的无线发射模块。
无线传感器网络的完结
网络渠道组成
无线传感器网络渠道由光强传感器模块、微处理器模块、无线发射模块三个部分组成，如图1所示。微处理器模块和无线发射模块集成在一块板子上，而光强传感器模块经过接口与微处理器相连，这样能够经过替换不同的传感器模块来运用于各种场合。
光强传感器模块
因为各种不同的运用场合中需求收集的模拟量千筹万刖，网络渠道中传感器模块选用了具有50针插针的通用接口。这样能够经过替换不同的传感器模块子板来运用于各种场合。传感器电路部分规划选用power。gating技能在无数据收集使命时下降功耗。
微处理器模块
微处理器选用8位低功耗微操控器ATMEGA128，数据吞吐率很高，然后能够缓减体系在功耗和处理速度之间的对立。相对于其他通用的8位微处理器来说，它具有非常丰富的资源，具有片内128k字节的程序存储器(Flash)，4k字节的数据存储器(SRAM，可外扩到64k)和4k字节的EEPROM。它高速和大容量RAM的特性，为处理数据包供给了便当。
无线发射模块
无线发射模块选用的是Chipcon公司的CC2420芯片。CC2420是TI-Chipcon公司推出的首款契合2.4GHz IEEE802.15.4规范的射频收发器。该芯片只需很少外部%&&&&&%，功用安稳且功耗极低。CC2420的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4规范的要求，可保证短间隔通讯的有效性和可靠性。
组网类型
在本文中，无线传感器网络采纳星型拓扑结构，由一个网络和谐器作为中心节点，能够跟任何一个一般节点通讯。一般节点上含有光强传感器对周围环境中的光信号强度参数进行丈量、采样，将收集到的数据发往中心节点，而且能够对中心节点发来的数据、指令进行剖析处理，完结相应的操作。若两个一般节点之间要传送数据则有必要经过中心节点，由中心节点把数据传送到相应的节点上。
组网流程
无线传感器网络是一个自组织的网络，假如一个全功用节点被激活，它就或许树立一个网络并把自己没为网络和谐器，其他的一般节点能够申请参加该网络。这样就能够建成一个具有星型拓扑结构的无线传感器网络。本文中的无线传感器网络支撑超帧结构，网络和谐器经过能量扫描、自动信道扫描后，依照设定的参数周期性的发送信标帧。一般节点首要经过能量扫捕和被迫信道扫描后，获取信标帧中包括网络特征的参数，如信标序号(beaconorder)、超帧序号(superframeorder)和网络标号等。经过mlmeSyncRequest()函数(依据MLME-SYNC.request原语编写)恳求与网络和谐器同步，再经过mlmeAssociateRequest()函数(依据MLME-ASSOCIATE.request原语编写)恳求与网络协涮器相关。在与网络和谐器相关的进程中，网络和谐器为每个恳求相关的一般节点分配16位的短地址。这样在今后的数据传送中就能够用短地址进行通讯，进步通讯功率、下降发射中的能量消耗，然后延伸网络的运用寿命。
数据传输机制
数据格局
在IEEE 802.15.4规范中界说了四种帧，别离是信标帧、数据帧、指令帧、承认帧。存灯火操控的无线传感器网络中，这四种帧都得到了运用。
(1) 信标帧：用以网络和谐器在支撑超帧结构的第一个时槽向其接近节点播送信标，当邻近的节点接遭到信标帧后就能够申请参加该网络。信标帧的结构如表1所示，在帧操控域中界说了帧的类型为信标帧。
因为本文中的无线传感器网络体系选用相对简略的星型拓扑结构，在信标帧的结构上与IEEE802.15.4规范有所不同：在信标帧的地址域中仪包括源节点的网络标号和短地址，不包括意图节点信息(因为选用播送方法发送)。在信标帧中没有GTS域，不支撑时槽保障机制。
(2) 数据帧：用来传送含有光强度信息的数据。数据帧的结构如表2所示，在帧操控域中界说了帧的类型为数据帧。
在地址域中包括源节点和意图节点的刚络标号和短地址。因为数据帧的传送方向有两种：从一般节点传向中心节点和从中心节点发送给一般节点。它们的数据负载域的长度不同，别离20字节和1字节。
(3) 指令帧：用于组成无线传感器网络、传输同步数据等。指令帧在格局上和其他类型的帧没有太多的差异，其结构如表3所示。
在帧操控域中界说了帧的类型为指令帧，其地址域依据不同的指令存存两种长度，指令帧的详细功用由帧的负载数据表明。负载数据是一个变长结构，一切指令帧负载的第一个字节是指令类型字节，后边的数据针对不同的指令类型有不同的意义。在本文所树立的无线传感器网络中，用到的指令类型有相关恳求(association request)、相关呼应(Association response)、数据恳求(Data request)等。
(4) 承认帧：用以承认方针节点成功接纳到数据帧或指令帧。当方针节点成功接纳到数据帧或指令帧后，就发送一个承认帧给发送方。发送方接纳到这个承认帧阐明发送成功。若在规则的时间内没有接纳到承认帧，则重发该数据帧或指令帧。承认帧的结构如表4所示。
在帧操控域中界说了帧的类型为承认帧。承认帧的序列号要与被承认帧相同，而且负载长度为零。承认帧紧接着被承认帧发送，不需求运用CSMA-CA机制竞赛信道。
传输流程
在整个无线传感器网络中，采纳的是一般节点守时读取其传感器上的光强数据，并将光强数据发送给中心节点。中心节点对接遭到的数据进行处理后传送给相应的节点用以操控其上的指示灯。在中心节点上的数据处理流程如图2所示。
首要，网络络和谐器对接纳到的数据帧进行查验，图中的”节点判别”是判别是否为指定节点的传感器数据。若接纳的数据是指定节点上的数据，则将该数据与一个光强度阈值进行比较来设定操控变量(用来操控灯的开关状况)。反之，则不进行发送操作。然后，判别带有指示灯的节点是否参加网络。若在网络中找到带有指示灯的节点，则中心节点将操控变量作为数据帧负载发送给它。反之，则不发送带有操控变量的数据帧。
结束语
在咱们规划的无线传感器网络中，一般节点将它收集的光强数据发送给网络和谐器，网络和谐器将含有操控变量的数据帧发送给带有指示灯接点的一起，还能够经过串口将光强度数据传送给核算机。经过装置存核算机上的后台软件，能够看出光强度信号的改动。如图3所示，经过隐瞒光强传感器能够改动收集到的光强数据，当光强度比较低时曲线下降，反之曲线上升。从图3中，能够显着看出，在这一段时间中传感器被隐瞒了两次。
规划完结了无线传感器网络，从无线传输协议的拟定、传输进程操控等几个方面进行了论说。在实践运用中，只要对详细的传感器进行替换，就能够适用于各式各样的传感器网络。此体系适用于家庭、大厦内部环境质量的监控及智能化处理。因为无线传感器体系组网灵敏，选用模块化的规划，故具有很好的移植性和扩展性，跟着人们生活水平的进步，此体系在智能家电、家庭环境的智能调理上有着宽广的远景。
