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知乎上一篇关于无线传感器网络TinyWSN的文章

发布于 2023-05-18 14:47:14 浏览：370 订阅该版

知乎原文
https://zhuanlan.zhihu.com/p/629492688

TinyWSN从设计初期就是面向无线传感器网络，从团队多年工程的实践经验，设定以下几个优先的设计目标：
	支持节点数目多，节点数目可达65536
	支持多种组网方式，例如星型，树型和链型
	节点支持低功耗，电池可以支持10年以上
	支持双向通信，可由网络侧和节点发起通信
	可靠通信质量，不随节点数目增加而恶化

目前存在的一些多节点组网方式的优缺点
1. 同步
主从结构星型网，主节点周期轮询, 优点是避免了冲突，但随着节点数目增加，节点的上报周期变动越来越大，而且大部分节点空闲的，并无新数据需要上报，浪费了带宽和电池电量，而需要上报的节点又被延迟了。

2.异步 
主从结构星型网，从节点可以随机发送，有的完全没有冲突检查，例如LORAWAN，有的会在发送前会加上一些冲突检查机制，常见的采用 先听后说，通过检查信号强度来推测信道的空闲, 优点是通信高效，但随着节点数目增加，以及冲突检查的不可靠，冲突可能性大大增加，尤其是大量节点同时被告警触发后。而且这类网络往往无法直接由网络侧发起即时通信，只能缓存下行消息，等待节点自己主动接入。或者要求从节点长期处于接受状态，主要原因是由于主节点无法精确知道从节点的接收窗口，这都将导致从节点的功耗高。例如在NB-IoT设置的三种工作模式（DRX、eDRx和PSM），也是为了平衡下行通信和节点功耗而设置的
 
而TinyWSN综合了上面两种方式的优点，采取分层的设计，在外围是一个离线的异步系统，大部分空闲的节点都处于这个系统中，只有当收到外部告警或无线唤醒时，才进入在线的同步系统，在同步系统中由路由模块负责无线资源的分配，当传输结束后，就退出恢复成离线节点，节省宝贵的无线资源。通过这样的设计，在数目，效率和功耗间取得一个很好的平衡。

下面举一个我们熟悉的一个日常生活的场景图的，它就很好地诠释的TinyWSN的工作模式。

![usercase.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230518/34d657054de4601514227fba072a4494.jpg)

下面就是场景图的一些说明，以及在TinyWSN系统中角色的类比：
	议事厅就是一个交流场地，里面有一个主持人（路由模块）主持会议，进入会议厅的人员（在线节点）人人都有位置，相互没有冲突
	进入议事厅需要经过一个通道，有一个警察（接入控制）管理次序，在紧急状态下通道可能会冲突，但是这个冲突不会影响到议事厅的人员
	外部的人员（离线节点）可以自由休息，所以他们消耗的能量（节点功耗）很低
	当外部发现异常情况（告警唤醒），它们可以要求进入议事厅汇报
	主持人如果有要紧事，可以通过喇叭把外部人员叫进来（无线唤醒）
	议事厅是一个宝贵的资源，原则上是快进快出，尽快腾出空位给有急事的人
如果理解和熟悉了上面的场景图，就能更好地理解和使用TinyWSN系统，它也是从类似的场景出发，解决上面设定的技术目标。[《TinyWSN快速入门指南》](https://www.zhihu.com/people/tzhong-71/posts "《TinyWSN快速入门指南》")系列文章中有具体的实战教程，可以动手实践上面描述的场景