1.2 WSN 與MANET 的特點

WSN 是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。MANET 是由具有移動特性的節點組成的拓撲結構隨時發生變化的網絡。從通信角度看，WSN 與MANET 有許多共同點，都采用無中心、分布式協作、自組織、多跳無線組網形式，每個節點都具有路由轉發功能，但兩者擁有的獨特之處使它們可在不同場合發揮最佳作用，WSN 主要面向物與物、人與物之間的信息交互，其具有快速部署、自組織、高容錯性等特點，MANET 主要面向人與人之間的移動通信，其具有網絡快速展開與組織、抗毀性強、移動中通信、通信距離遠等特點，如表1 所示。本系統通信網絡將充分利用兩者優勢進行不同場合、不同時間、不同頻段的信息傳輸。

表1 WSN與MANET的特點

1.3 WSN 技術分析

廣義地說，低功耗、無線近距離通信都屬于WSN,而目前市場上無線近距離通信產品層出不窮，主要有藍牙、紅外、無線局域網（Wi-Fi）、ZigBee、超寬頻（UWB）、短距離通信（NFC）等。它們有各自立足的特點，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求；或著眼于距離的擴充性；或符合某些單一應用的特殊要求；或建立競爭技術的差異優化等。主要特性如表2所示。

表2 近距離通信產品特性

從上表可以看出，NFC 通信距離太短，不適合本系統；其余產品在傳輸速度、通信距離等方面滿足要求，但有不適應本系統的弱點。根據藍牙技術協議，一個主設備最多與7 個處于激活狀態的從設備通信，而本系統需同時監控的節點不止7 個，并且不會刻意指定主節點；紅外是一種視距傳輸，兩個相互通信的設備之間必須對準，中間不能被其他物體阻隔， 不滿足系統要求；Wi-Fi 的發展主要受技術本身的限制，如QoS、安全性、有效性等；制約UWB 發展的主要問題是其標準化工作還沒有完成，一些技術問題需要不斷完善。而ZigBee 與這幾款產品相比性能全面，應用在本系統中沒有明顯弱點。首先，ZigBee 的PHY、MAC 層有明確協議規范-IEEE 802.15.4,網絡層以上協議由ZigBee 聯盟制定，其次具有無中心和自組網特性，單一網絡可容納65 535 個節點，再次節點的擺放位置不會對布網造成困擾。因此，監控終端組網方式采用ZigBee.

1.4 MANET 技術分析

MANET 具有傳統無線網絡無法比擬的優點，但同時，也存在一些缺點和問題。由于競爭共享無線信道產生的沖突、干擾等因素，移動終端得到的實際帶寬遠小于理論上的最大值。另外，傳統的路由協議是為相對穩定的網絡拓撲設計的，它們無法滿足拓撲快速變化網絡的需要。因此，要使MANET 技術切實可行，必須提出合乎實際的路由技術。

目前，已經提出許多MANET 協議，但沒有一種方法能夠兼顧協議開銷、整體復雜度、耗電、路由獲取延時、控制負載等問題。按需路由協議中拓撲結構和路由表內容是按需建立的，它可能僅僅是整個拓撲結構信息的一部分，其優點是不需要周期性的路由信息廣播， 節省了一定的網絡資源；缺點是發送數據分組時，如果沒有去往目的節點的路由，數據分組需要等待因路由發現引起的延時。表驅動（主動）路由協議中節點通過周期性地廣播路由信息分組， 交換路由信息，同時節點必須維護去往全網所有節點的路由，其優點是當節點需要發送數據分組時， 只要去往目的節點的路由存在，則所需的延時很小；缺點是需要較大開銷以盡可能使得路由更新緊隨當前拓撲結構的變化。根據應用研究，在拓撲變化頻繁的Ad Hoc 網絡環境中，應采用按需路由協議；而在網絡拓撲結構相對穩定的環境中，如果對實時性要求比較高，則應采用表驅動方式的路由協議。

國外已提出許多MANET 路由協議草案， 國內的研究也大多基于這些草案，但針對草案具體實現的案例很少。本系統中將定制按需路由協議，初步指標為10 個節點，通信距離不超過50 m,相對速度不超過20 km,2 min 內可重新組網。