傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)低功耗無線通信等技術(shù)、信息處理等多種技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork，WSNs)的產(chǎn)生和發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的廉價(jià)、微型的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成多跳、自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠協(xié)同地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測區(qū)域中的對(duì)象信息，并把監(jiān)測到的信息發(fā)送給觀察者。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與真實(shí)的物理世界聯(lián)系在一起，改變了人與自然的交互方式，構(gòu)建了信息世界與物理世界溝通的橋梁。傳感器節(jié)點(diǎn)、感知對(duì)象、觀察者是構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本要素。傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)包括傳感器節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測區(qū)域、接收器、互聯(lián)網(wǎng)和用戶界面等。在實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)大量部署在監(jiān)測區(qū)域附近，通過自組織方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式實(shí)時(shí)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息，并通過多跳傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)經(jīng)由接收器、衛(wèi)星、無線網(wǎng)絡(luò)或Internet等傳送到控制中心服務(wù)器，用戶可以通過服務(wù)器查看、查詢、搜索相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過控制服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常部署在人無法接近的惡劣甚至危險(xiǎn)的監(jiān)測環(huán)境中，其網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境與目前常見的無線網(wǎng)絡(luò)(包括移動(dòng)通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、Adhoc網(wǎng)絡(luò)、Mesh網(wǎng)絡(luò)等)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有如下顯著特點(diǎn)：
(1)資源高度受限
一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)受體積、功耗和價(jià)格的限制，其計(jì)算能力、存諸能力和通信能力都很有限；另一方面，傳感器網(wǎng)絡(luò)受應(yīng)用和監(jiān)測環(huán)境的限制，通常部署在無人看守或危險(xiǎn)的環(huán)境中，一般采用電池供電，在使用過程中，不能給電池充電或 換電池。因此，網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間取決于節(jié)點(diǎn)的能量，一旦電池能量用完，這個(gè)節(jié)點(diǎn)也就失去了作用(死亡)，其監(jiān)測的性能也就得不到。這就決定了傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用本地化的策略，減少不 的信息交互，其協(xié)議設(shè)計(jì)方面應(yīng)簡單、和節(jié)能。
(2)節(jié)點(diǎn)數(shù)目多、分布密度大
為了在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)獲取詳細(xì)和 信息，往往在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機(jī)部署成千上萬的傳感器節(jié)點(diǎn)。通過大量冗余節(jié)點(diǎn)的協(xié)同工作來提高系統(tǒng)的監(jiān)測質(zhì)量。一方面，節(jié)點(diǎn)的大量冗余增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)能力，可以獲得 、完整的監(jiān)測信息；另一方面，大量的節(jié)點(diǎn)冗余也帶來了不 的能量消耗。
(3)無中心、自組織
傳感器網(wǎng)絡(luò)中沒有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)地位平等，是一個(gè)對(duì)等式的網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開網(wǎng)絡(luò)，即便是節(jié)點(diǎn)的故障造成節(jié)點(diǎn)失去工作能力，也不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。網(wǎng)絡(luò)的部署和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成無需依賴于任何外界干預(yù)，節(jié)點(diǎn)通過拓?fù)淇刂扑惴ê途W(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點(diǎn)被部署到監(jiān)測區(qū)域后便自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
(4)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)?br />
傳感器網(wǎng)絡(luò)具有的動(dòng)態(tài)性，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、失效(可能會(huì)因?yàn)殡姵啬芰亢谋M或突發(fā)故障退出網(wǎng)絡(luò))、增加(應(yīng)用需要而向網(wǎng)絡(luò)中添加新的傳感器節(jié)點(diǎn))都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具有動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的管理和自調(diào)整功能，即當(dāng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、加入和退出時(shí)能動(dòng)態(tài)改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以適應(yīng)其變化。
(5)多跳通信模式
受節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的限制，節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍有限，通常只能與它的鄰居節(jié)點(diǎn)通信，如果要與其覆蓋范圍以外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要通過中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)。其低功耗的多跳通信模式增加了通信的隱蔽性，也避免了長距離的無線通信易受外界噪聲干擾的影響。并且，由于節(jié)點(diǎn)能量消耗隨通信距離呈級(jí)數(shù)型增加，因此增加通信跳數(shù)比增加通信距離 加節(jié)省能量。
(6)應(yīng)用高度相關(guān)
傳感器網(wǎng)絡(luò)是用來感知客觀物理世界，獲取物理世界的信息量的一種無線網(wǎng)絡(luò)?？陀^世界的物理量多種多樣，不可窮盡。不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)關(guān)心不同的物理量，不同的應(yīng)用需求對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求也不同，其軟硬件系統(tǒng)和各層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都會(huì)有的差別。所以對(duì)于不同的應(yīng)用背景，設(shè)計(jì)不同的傳感器節(jié)點(diǎn)軟硬件和各層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)的顯著特點(diǎn)。
