無線網路異構

1. 異構網路的異構網路中無線資源管理技術

傳統意義的無線資源管理包括接入控制、切換、負載均衡、功率控制、信道分配等，而在未來異構網路中，無線資源管理的目標還包括為用戶提供無處不在的服務和進行無縫切換，並提高無線資源的利用率。異構網路中無線資源管理是傳統無線資源管理的一種擴充。
異構網路中無線資源管理的研究引起了廣泛的關注，比較典型的幾個無線資源管理模型包括協同無線資源管理、Multi-access無線資源管理（Multi-access RRM，MRRM）和聯合無線資源管理。下面分別對這三種無線資源管理方法進行具體的介紹。 3GPP在規范中提出了CRRM的概念，通過CRRM對WCDMA、WLAN和GSM/EDGE等多種RAT進行統一的管理。CRRM中兩個主要技術是新發起呼叫的網路選擇和漫遊呼叫垂直切換的網路選擇。在這里每個RAT需要執行呼叫允許接入控制、調度（Scheling）、HHO和局部功率控制（Power Control）。CRRM結構框架如圖2.3所示。

每個RRM實體負責監測相應RAT的網路參數和狀態信息，並將這些信息周期性發送到CRRM伺服器，再由CRRM伺服器處理每個網路匯報的數據，並進行分析和處理，最後將決策的結果反饋給每個RRM實體，由這些RRM實體來具體執行對應的決策。
CRRM主要的優點是可以利用負載均衡（Load Balancing，LB）來降低阻塞率和提高無線資源的利用率；根據終端的業務類型為用戶選擇合適的網路，從而來改善網路的QoS管理功能。 Multi-access無線資源管理是基於三個主要的結構功能模塊：集中式的MRRM、分布式的MRRM和終端MRRM，如圖2.4所示。

集中式的MRRM一般適用於緊耦合的融合異構網路結構。圖2.5給出了集中式的MRRM架構，所謂集中式指的就是每個RAT都歸一個集中的RRM控制實體來管理，這個集中的控制實體能夠獲得所管理區域內的所有RAT的流量、負荷以及阻塞狀態等，能夠起到對這些網路進行統一的管理。這種結構有一些缺點，例如兩個相鄰的RAT之間會產生邊緣效應，還有不便於擴展，當集中式RRM管理的RATs太多時，難以管理，且效率不是很高。因此出現了分布式的MRRM架構。

如圖2.6所示給出了分布式的MRRM架構，分布式的MRRM沒有一個不依賴於某一個特定的MRRM實體，相應的功能分散給地位對等的RRM實體。分布式管理可以將系統的目標分配給每個分布式的RRM實體，由它們分擔管理和計算的功能，這樣可以降低每個節點的計算復雜度。並且系統的可靠性增加了，不會像集中式的MRRM，一旦集中RRM控制實體發生故障，整個系統就發生癱瘓了。這種框架已經在3GPP規范中得到了應用，並應用到了WCDMA和GSM/EDGE構成的異構網路系統。

基於終端的MRRM將MRRM功能和決策交由終端負責，但是這種方式還是需要網路端進行協助，例如每個網路實體需要將自身狀態信息提供給每個移動終端，以便進行MRRM決策。 文獻 提出了聯合無線資源管理方案。該方案的核心概念是業務分離和多重連接。JRRM將業務分成基本部分和增強部分，前者由大覆蓋范圍的RAT來傳送，例如UMTS。JRRM的目標是通過利用中心控制器來管理所有子網的容量，為不同RAT之間提供智能互聯。JRRM框架與CRRM結構非常類似，但是JRRM並不僅僅局限於UMTS和GSM。此外，JRRM通過一些改變和附加特點彌補了CRRM方案。一種超緊耦合方式允許聯合、管理網路與終端之間的業務流，因此聯合無線資源規劃和允許接入控制需要最優化頻譜效率、處理不同的業務類型和QoS約束以及自適應的規劃業務等。特別的是通過多重接入來利用業務分割來獲得最優QoS，多重接入指的是一個終端可以同時接入到多個無線網路，從而可以將業務流分割成多個子業務流，分別通過不同的RAT來非同步傳送。
如圖2.7中所示，JRRM結構是基於不同RATs同時覆蓋的假設，每個RAT需要保證用戶流量介面（User Traffic Interface，IU）、監測功能、業務調度（Traffic Schele，TRSCH）、負荷控制（Load Control，LODCL）、接入允許控制（Session Admission Control，SAC）等功能相互高效工作。業務估計模塊（Traffic Estimation mole，TREST）通知每個允許接入的會話或呼叫進行接入控制，去更新每個連接的優先順序信息和接入允許決策。

2. 異構網路的介紹

互聯網可以由多個異構網路互聯組成。用來連接異構網路的設備是路由器。
所謂異構 是指兩個或以上的無線通信系統採用了不同的接入技術，或者是採用相同的無線接入技術但屬於不同的無線運營商。利用現有的多種無線通信系統，通過系統間融合的方式，使多系統之間取長補短是滿足未來移動通信業務需求一種有效手段，能夠綜合發揮各自的優勢。由於現有的各種無線接入系統在很多區域內都是重疊覆蓋的，所以可以將這些相互重疊的不同類型的無線接入系統智能地結合在一起，利用多模終端智能化的接入手段，使多種不同類型的網路共同為用戶提供隨時隨地的無線接入，從而構成了如圖1所示的異構無線網路。

3. 異構網路的網路選擇演算法的研究

異構網路中無線資源管理的一個重要研究方向就是網路選擇演算法，網路選擇演算法的研究很廣泛，這里給出了幾個典型的無線網路選擇演算法的類別。 預切換可以有效的減少不必要的切換，並為是否需要執行切換做好准備。通常情況下可以通過當前接收信號強度來預測將來接收信號強度的變化趨勢，來判斷是否需要執行切換。
文獻 中利用多項式回歸演算法對接收信號的強度進行預測，這種方法的計算復雜度較大。文獻 中，利用模糊神經網路來對接收信號強度進行預測，模糊神經網路的演算法最大的問題，收斂較慢，而且計算的復雜度高。文獻 中，利用的是最小二乘演算法（LMS）來預測接收的信號強度，通過迭代的方法，能夠達到快收斂，得到較好的預測。還有在文獻 中，直接採用接收信號強度的斜率來預測接收信號強度，用來估計終端在該網路中的生存時間，但是這種方法太簡單，精度不是很高。 在垂直切換的過程中，對於相同的切換場景，通常會出現現在的已出現過的切換條件，對於其垂直切換的結果，可以應用到當前條件下，這樣可以有效避免的重新執行切換決策所帶來的時延。
文獻[33]中，提出利用用戶連接信息（User Connection Profile，UCP）資料庫用來存儲以前的網路選擇事件。在終端需要執行垂直切換時，首先檢查資料庫中是否存在相同的網路選擇記錄，如果存在可以直接接入最合適的網路。在文獻[34]中，提出了將切換到該網路的持續服務時間和距離該網路的最後一次阻塞時間間隔作為歷史信息記錄下來，根據這些信息，選擇是否有必要進行切換。 由於用戶對網路參數的判斷往往是模糊的，而不是確切的概念，所以通常採用模糊邏輯對參數進行定量分析，將其應用到網路選擇中顯得更加合理。模糊系統組成通常有3個部分組成，分別是模糊化、模糊推理和去模糊化。對於去模糊化的方法通常採用中心平均去模糊化，最後得到網路性能的評價值，根據模糊系統所輸出的結果，選擇最適合的網路。
通常情況下，模糊邏輯與神經網路是相互結合起來應用的，通過模糊邏輯系統的推理規則，對神經網路進行訓練，得到訓練好的神經網路。在垂直切換的判決的時候，利用訓練好的神經網路，輸入相應網路的屬性參數，選擇最適合的網路接入。
基於模糊邏輯和神經網路的策略，可以對多種因素(尤其動態因素)進行動態地控制，並做出自適應的決策，可以有效提高網路選擇的合理性，但該策略最大的缺點是，演算法的實現較為復雜，在電池容量和處理能力均受限的移動設備上是不合適的。 在異構網路選擇中，博弈論是一個重要的研究方向。在博弈論的模型中，博弈中的參與者在追求自身利益最大化的同時，保證自身付出的代價盡量小。參與者的這兩種策略可以通過效用函數和代價函數來衡量。因此通過最大化效用函數和最小化代價函數，來追求利益的最大化。
文獻[36]中提出一種基於博弈論的定價策略和網路選擇方案，該方案中服務提供商（Service Providers，SPs）為了提高自己的利潤需要面臨競爭，它是通過用戶間的合作或者非合作博弈來獲得，在實際的異構網路場景下，用戶和服務提供商SPs之間可以利用博弈模型來表示。Dusit Niyato在文獻[37]中，通過競價機制來進行異構網路資源的管理，這里將業務分成兩種類型，一種是基本業務，另一種類似高質量業務，基本業務的價格是固定的，而高質量業務的價格是動態變化的，它是隨著服務提供商的競爭和合作而變化的。因此這里從合作博弈和非合作博弈兩方面來討論定價機制。Dusit Niyato在文獻[38]中基於進化博弈理論，來解決在帶寬受限情況下，用戶如何在重疊區域進行網路選擇。 網路選擇的目標通常是通過合理分配無線資源來最大化系統的吞吐量，或者最小化接入阻塞概率等，這樣就會涉及網路優化問題。
網路選擇演算法往往是一種多目標決策，用戶希望得到好的服務質量、價格便宜的網路、低的電池功率消耗等。對於多目標決策演算法，通常是不可能使得每個目標同時達到最優，通常的有三種做法：其一，把一些目標函數轉化為限制條件，從而減少目標函數數目；其二，將不同的目標函數規范化後，將規范化後的目標函數相加，得到一個目標函數，這樣就可以利用最優化的方法，得到最優問題的解；其三，將兩者結合起來使用。例如文獻[39]中，採用的是讓系統的帶寬受限，最大化網路內的所有用戶的手機使用時間，即將部分目標函數轉化為限制條件。文獻[40]中，採用的是讓用戶的使用的費用受限，最大化用戶的利益和最小化用戶的代價，這里採用的是上面介紹的第三種方法。 基於策略的網路選擇指的是按照預先規定好的策略進行相應的網路操作。在網路選擇中，通常需要考慮網路負荷、終端的移動性和業務特性等因素。如對於車載用戶通常選擇覆蓋范圍大的無線網路，如WCDMA、WiMAX等；對於實時性要求不高的業務，並且非車載用戶通常選擇WLAN接入。這些均是通過策略來進行網路選擇。
文獻[41, 42]提出了基於業務類型的網路選擇演算法，根據用戶的業務類型為用戶選擇合適的網路。文獻[35]提出基於負載均衡的網路選擇演算法，用戶選擇接入或切換到最小負載因子的網路。[43]提出了一種考慮用戶移動性和業務類型的網路選擇演算法。 多屬性判決策略（Multiple Attribute Decision Making，MADM）是目前垂直切換方面研究最多的領域。多屬性判決策略主要分為基於代價函數的方法和其他方法。
基於代價函數的方法
代價函數一般有兩種構造形式，一種是多屬性參數值的線性組合，如（2.1）式所示；另一種是多屬性參數值的權重指數乘積或者是屬性參數值的對數線性組合，如（2.2）式所示。
（2.1）
（2.2）
其中代表規范化的第個網路的第個屬性值，代表第個屬性的權值。對於屬性的規范化，首先對屬性進行分類，分為效益型、成本型等，然後根據不同的類型的，對參數進行歸一化，採用最多的是線性規范化、極差規范化和向量變換法。關於權值的確定可以分為簡單賦權法(Simple Additive Weighting，SAW)、層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）、熵權法、基於方差和均值賦權法。
(1) SAW：用戶根據自己的偏好，確定每個屬性的重要性，通常給出每個參數取值的具體參數值。
(2) AHP：首先分析評價系統中各要素之間關系，建立遞階層次結構；其次對同一層次的各要素之間的重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣；接著由每層判斷矩陣計算相對權重；最後計算系統總目標的合成總權重。
(3) 熵權法：通過求解候選網路中的同一屬性的熵值，熵值的大小表明網路同一屬性的參數值的差異，差別越大，說明該屬性對決策影響越大，相應權值的取值就越大。
(4) 基於方差和均值賦權法：通過求解候選網路中同一屬性參數的均值和方差，結合這兩個參數確定該屬性的重要性程度值，然後再對其進行歸一化，得到每個屬性的參數值。
其他方法
(1) 基於方差和均值賦權法：通過求解候選網路中同一屬性參數的均值和方差，結合這兩個參數確定該屬性的重要性程度值，然後再對其進行歸一化，得到每個屬性的參數值。
(2) 逼近理想解排序法（TOPSIS）:首先對參數進行歸一化，從網路的每組屬性參數值里選擇最好的參數組成最優的一組屬性參數，同樣也可以得到最差的一組屬性參數。將每個網路與這兩組參數比較，距離最優參數組越近，並且與最差組越遠，該網路為最合適的網路。
(3) 灰度關聯分析法（GRA）：首先對參數進行歸一化，再利用GRA方法，求得每個網路的每個屬性的關聯系數，然後求出每個網路總的關聯系數。根據每個網路總的關聯系數，選擇最適合的網路。
(4) 消去和選擇轉換法（ELECTRE）：首先對參數進行歸一化，構造加權的規范化矩陣，確定屬性一致集和不一致集。然後計算一致指數矩陣和劣勢矩陣，最後得到一致指數矩陣和不一致指數矩陣。根據這兩個矩陣，確定網路的優劣關系，選擇最適合的網路。
VIKOR：首先對參數進行歸一化，首先確定最優和最差屬性參數組，然後計算得到每個網路屬性的加權和屬性中最大的參數值，然後利用極差規范化對網路的加權和以及最大屬性值進行歸一化，最後利用歸一化的參數進行加權求和，依據這個值，選擇最合適的網路。

4. 什麼是異構無線網路

就和手機一樣無線上網

5. 中國移動5g用什麼技術

5G作為新一代移動通信技術，其網路結構、網路能力和要求與過去大不相同，集成了很多技術.中國移動5g用什麼技巧？讓金投小編為你解答吧！

基於OFDM優化的波形和多站點訪問

5G採用基於OFDM的波形和多站點訪問技術，因為OFDM技術廣泛應用於今天的4GTE和Wi-Fi系統，可以擴展到大帶寬應用，具有高頻譜效率和低數據復雜性，能夠很好地滿足5G的要求.OFDM技術家可以實現多種增強功能.例如，通過添加窗戶和過濾器增強頻率的本地化，在不同的用戶和服務之間提高多路傳輸效率，創建單載波OFDM波形，實現高能效的上行鏈路傳輸.

實現可擴展的OFDM間距參數配置

通過OFDM子載波之間的15kHz間隔(固定的OFDM參數配置)，LTE最高可以支持20支MHz的載波帶寬.為了支持更豐富的頻譜類型/帶(為了連接盡可能豐富的設備，5G利用毫米微波、非許可頻帶等所有可利用的頻譜)和配置方式.5GNR將引入可擴展的OFDM間距參數配置.這一點很重要.FFT(FastFouriertransform、兄芹快速傅里葉變化)為了更大的帶寬擴展尺寸，必須保證處理的復雜性不會增加.為了支持多種部署模式的不同信道寬度，5G、NR必須適應同一部署下的不同參數配置，在統一框架下提高多路傳輸效率.此外，5GNR還可以跨參數實現載波聚合，如聚合毫米波和6GHz以下頻帶的載波.

OFDM加窗提高多路傳輸效率

5G應用於大型物聯網，意味著數十億的設備相互連接，5G必須提高多路傳輸的效率，應對大型物聯網的挑戰.為了避免相鄰頻波段相互干衡塵缺擾，波段內和波段外的信號輻射應盡可能小.OFDM可以實現波形後處理，post-processing)，例如在時域添加窗戶和頻域過濾，提高頻率的局域化.

靈活的框架設計

在設計5GNR的同時，採用靈活的5G網路結構，進一步提高5G服務多路傳輸的效率.這種靈活性不僅體現在頻率領域，也體現在時間領域.5G、NR的框架可以充分滿足5G的不同服務和應用場景.這包括可擴展的時間間隔(STTI、)，包括集成子框架(Self-containtegratedsubframe).

先進的新型無線技術

5G進化的同時，LTE本身也在進化(例如最近實現的兆級4G.5G不可避免地利用現在在4GTE中使用的先進技術，如載波聚合、MIMO、非共享頻譜等.這包括許多成熟的通信技術:

大型MIMO:從2×2提高到現在的4×4MIMO.更多的日線也意味著佔用更多的空間，在空間有限的設備中收納更多的日線顯然是不現實的，只能在基站端疊加更多的MIMO.從目前的理論來看，5GNR可以在基站端使用最多256根天線，通過天線的二維布局，可以實現3D波束的形成，提高通道容量和壟斷.

毫米波:新的5G技術首次將頻率超過24GHz的頻帶(通常稱為毫米波)應用於移動寬頻通信.大量可用的高頻段譜可以提供極致的數據傳輸速度和容量，重塑移動體驗.但是，毫米波的使用並不容易.使用毫米波段傳輸更容易導致路徑受阻和損失(信號傳輸能力有限).通常，毫米頻帶傳輸的信號不能通過牆壁，也面臨波形和能源消耗等問題.

頻譜共享:通過共享頻譜和非許可頻譜，可以將5G擴展到多個維度，實現更大容量，使用更多頻譜，支持新的配置場景.這不僅會給有授權譜的移動運營商帶來利益，還會給沒有授權譜的廠家創造機會，如有線運營商、企業、咐辯物聯網垂直行業，讓他們能夠充分利用5GNR技術.5GNR原生地支持所有頻譜類型，通過前向兼容靈活運用全新的頻譜分享模式.

先進的信道代碼設計:目前LTE網路代碼不足以滿足未來的數據傳輸需求，因此需要更高效的信道代碼設計，提高數據傳輸速度，利用更大的代碼信息塊符合移動寬頻流量配置，同時繼續提高現有的信道代碼技術(LTELDPC的傳輸效率遠遠超過LTETurbo，易於平行的解碼設計可以通過低復雜性和低延遲擴展到更高的傳輸速度.

超密集異構網

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5G網路是一個超復雜的網路，在2G時代，數萬個基站可以復蓋全國的網路，但4G中國的網路超過500萬個.5G需要每平方公里支持100萬個設備，該網路非常密集，需要大量的小基站.在同一個網路中，不同的終端需要不同的速度和功耗，也使用不同的頻率，對QoS的要求也不同.在這種情況下，網路容易引起彼此的干擾.5G網路需要採取一系列措施來保證系統性能:不同業務在網路中的實現、各種節點之間的協調方案、網路的選擇、節能配置方法等.

在超密集網路中，密集配置使小區邊界數量激增，小區形狀也不規則，用戶可能頻繁復雜地切換.為了滿足移動需求，需要新的轉換演算法.

總之，復雜、密集、異構、大容量、多用戶網路需要平衡、穩定、減少干擾，需要不斷完善演算法來解決這些問題.

網路自組織

自組織的網路是5G的重要技術，這是網路部署階段的自我規劃和自我配置，網路維護階段的自我優化和自我癒合.自我配置可以實現新網路節點的配置，具有成本低、安裝簡單等優點.自我規劃的目的是動態地進行網路規劃和執行，同時滿足系統的容量擴展、業務監測和優化結果等需求.自愈是指系統能夠自動檢測問題、定位問題和排除故障，大大降低維護成本，避免對網路質量和用戶體驗的影響.

SON技術應用於移動通信網路時，其優勢體現在網路效率和維護方面，同時減少了運營商的支出和運營成本投入.由於現有的SON技術都是從各個網路的角度出發，所以自我部署、自我部署、自我優化和自我癒合等操作具有獨立性和封閉性，在多個網路之間缺乏合作.

網路切片

就是將運營商的物理網路分為多個虛擬網路，每個網路都適應不同的服務需求，這可以通過延遲、帶寬、安全、可靠性來劃分不同的網路，適應不同的場景.通過網路切片技術在獨立的物理網路上劃分多個邏輯網路，避免為各服務建立專用的物理網路，大幅節約部署成本.

同樣的5G網路，通過技術電信運營商將網路切片作為智能交通、無人機、智能醫療、智能家庭、工業控制等多個不同的網路，向不同的運營商開放，這樣的切片網路在帶寬、可靠性能力上也有不同的保證，收費系統、管理系統也不同.在切片網路中，每個業務提供商都不像4G那樣使用相同的網路和相同的服務.許多能力變得無法控制.5G切片網路可以為用戶提供不同的網路、不同的管理、不同的服務和不同的收費，使業務提供商更好地使用5G網路.

內容發布網

在5G網路中，有很多復雜的業務，特別是音頻音頻和視頻業務大量出現，一些業務瞬間爆炸性增長，影響用戶的體驗和感覺.這需要改造網路，使網路適應內容爆炸性增長的需要.

內容發布網是在傳統網路中添加新的層次，即智能虛擬網路.CDN系統綜合考慮各節點的連接狀態、負荷狀況和用戶距離等信息，將相關內容分發給接近用戶的CDN代理伺服器，實現用戶在附近獲得必要的信息，緩和網路擁塞狀況，縮短響應時間，提高響應速度.

源碼伺服器只需要將內容發送給每個代理伺服器，便於用戶從附近帶寬充足的代理伺服器獲取內容，降低網路延遲，提高用戶體驗.CDN技術的優勢是為用戶快速提供信息服務，同時有助於解決網路擁堵問題.CDN技術成為5G必備的重要技術之一.

從設備到設備通信

這是基於蜂窩系統的近距離數據直接傳輸技術.從設備到設備通信(D2D)會話的數據直接在終端之間傳輸，無需通過基站傳輸，相關的控制命令，如會話的確立、維持、無線資源分配、收費、評價權、識別、移動性管理等依然由蜂窩網路負責.蜂窩網路引進D2D通信可減輕基站負擔，減少端到端的傳輸時間，提高頻譜效率，降低終端發射功率.無線通信基礎設施破損或無線網路復蓋死角時，終端可以通過D2D實現終端通信或訪問蜂窩網路.在5G網路中，可以在許可頻帶部署D2D通信，也可以在非許可頻帶部署.

邊緣計算

在接近物或數據源的一側，採用網路、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放平台，在附近提供最近的服務.其應用在邊緣側啟動，產生更快的網路服務響應，滿足行業實時業務、應用智能化、安全性和隱私保護等基本需求.5G實現低延遲，數據在雲和伺服器中進行計算機和存儲，將指令發送給終端，就不能實現低延遲.邊緣計算是在基站建立計算和存儲能力，在最短時間內完成計算並發出指令.

軟體定義網路和網路虛擬化

SDN架構的核心特點是開放、靈活、可編程.主要分為三個層次:基礎設施層位於網路的最下層，包括大量基礎網路設備，該層次根據控制層發行的規則處理和轉發數據，中間層為控制層，該層次主要配置數據轉發方面的資源，控制網路開拓，收集全局狀態信息等最上層為應用層，該層次包括大量的應用服務NFV作為一種新型的網路架構和構建技術，其倡導的控制和數據分離、軟體化和虛擬化思想給突破現有網路困境帶來了希望.

5G是一個復雜的系統，在5G的基礎上建立的網路，不僅提高了網路速度，還提出了更多的要求.未來5G網路中的終端也不僅僅是手機，還有汽車、無人機、家電、公共服務設備等多種設備.4G改變生活，5G改變社會.5G是社會進步、產業推進、經濟發展的重要推進器.

6. 什麼是異構網路，什麼是同構網路具體的概述

隨著感測器技術、 嵌入式技術、 分布式信息處理技術和無線通信技術的發展， 以大量的具有微處理能力的微型感測器節點組成的無線感測器網路(WSN)逐漸成為研究熱點問題。

與傳統無線通信網路Ad Hoc網路相比， WSN的自組織性、 動態性、 可靠性和以數據為中心等特點， 使其可以應用到人員無法到達的地方， 比如戰場、 沙漠等。 因此， 可以斷定未來無線感測器網路將有更為廣泛的前景。

無線感測器網路

無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路，由大量的靜止或移動的感測器以自組織和多跳的方式構成的無線網路，以協作地感知、採集、處理和傳輸網路覆蓋地理區域內被感知對象的信息，並最終把這些信息發送給網路的所有者。感測器、感知對象和觀察者構成了無線感測器網路的三個要素。

無線感測器網路所具有的眾多類型的感測器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。潛在的應用領域可以歸納為: 軍事、航空、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。

與傳統有線網路相比，無線感測器網路技術具有很明顯的優勢特點，主要的要求有： 低能耗、 低成本、 通用性、 網路拓撲、 安全、 實時性、 以數據為中心等。

無線感測器網路系統的典型結構

採用同構網路實現遠程監測的無線感測器網路系統典型結構， 由感測器節點、 匯聚節點、 伺服器端的PC和客戶端的PC四大硬體環節組成， 各組成環節功能如下。

圖1 遠程監測無線感測器網路系統結構框圖

感測器節點

部署在監測區域（A區）， 通過自組織方式構成無線網路。 感測器節點監測的數據沿著其它節點逐跳進行無線傳輸， 經過多跳後達到匯聚節點（B區）。

匯聚節點

是一個網路協調器， 負責無線網路的組建， 再將感測器節點無線傳輸進來的信息與數據通過SCI（ 串列通信介面）傳送至伺服器端PC。

伺服器端PC

是一個位於B區的管理節點， 也是獨立的Internet網關節點。 在LabVIEW軟體平台上面有兩個軟體： 一是對感測器無線網路進行監測管理的軟體平台VI， 即一個監測感測器無線網路的虛擬儀器VI； 二是Web Server軟體模塊和遠程面板技術(Remote Panel)， 可實現感測器無線網路與Internet的連接。

客戶端PC

客戶端PC上無需進行任何軟體設計， 在瀏覽器中就可調用伺服器PC中無線感測器網路監測虛擬儀器的前面板， 實現遠程異地（C區）對感測器無線網路（A區）的監測與管理。

無線感測器網路中的感測器節點

1． 感測器及其調理電路

應根據無線感測器網路所在的地區環境特點來選擇感測器， 以適應環境溫度變化范圍、 尺寸體積等特殊要求。 感測器所配接的調理電路將感測器輸出的變化量轉換成能與A/D轉換器相適配的0~2.5 V或0~5 V的電壓信號。 當處於無電網供電地區時， 感測器及其調理電路都應是低功耗的。

2． 數據採集及A/D轉換器與微處理器系統

感測器節點中的計算機系統是低功耗的單片微處理器系統， 可以適應遠離測試中心、 偏遠地區惡劣環境的工作條件。 如美國德克薩斯州儀器（TI）公司生產的MSP430－F149A超低功耗混合信號處理器(Mixed Signal Processor)， 它內部自帶采樣/保持器和12位A/D轉換器， 可對信號進行採集、 轉換以及對全節點系統進行指令控制和數據處理。

3． 射頻模塊

射頻模塊接收外部無線指令並將感測器檢測到的被測參量數據信息無線發送出去， 如TI公司的CC2420無線收發晶元。

7. 異構網路的異構網路模型

圖2.1給出了一種異構網路模型。不同類型的網路，通過網關連接到核心網，最後連接到Internet網路上，最終融合成為一個整體。異構網路融合的一個重要問題是這些網路以何種方式來進行互連，為異構無線網路資源提供統一的管理平台。為了說明異構網路的融合結構，這里給出一種特定的異構網路場景，它是由無線廣域網（Wireless Wide Area Network，WWAN）（例如CDMA2000）和WLAN（例如IEEE802.11）組成的異構網路系統，如圖2.2所示。
一個CDMA2000網路可以分成無線接入網（Radio Access Network，RAN）和核心網路（Core Network，CN）兩部分。RAN包括一些無線技術實體，如基站控制器（Base Station Controller，BSC）和基站收發設備（Base Transceiver Station，BTS），來負責無線資源的管理。CN通常包括移動交換中心（Mobile Switching Center，MSC）來實現電路交換方式、分組數據服務節點（Packet Data Serving Node，PDSN）來實現包交換方式和網路交互功能（Inter-working Function，IWF）來為包交換和電路交換提供連接。CN負責呼叫管理和建立連接。在WLAN中，移動終端（Mobile Terminals，MTs）和接入點（Access Point，AP）之間進行通信。AP在WLAN中實現物理和數據鏈路層的功能，也充當無線路由器來執行網路層的功能，為WLAN與其他網路提供連接。
在如圖2.2中異構網路的融合結構中，通常有三種類型的融合方案，分別是松耦合結構、緊耦合結構、超緊耦合結構。接下來分別介紹這三種耦合結構。
超緊耦合是通過連接到相同的BSC上與不同的無線接入技術（Radio Access Technology，RAT）進行融合。網路的狀態信息是局部的，不需要通過額外的請求來獲得信息，可以應用在當網路之間是重疊覆蓋的情況下。與其他的耦合方案相比，超緊耦合方案的切換時延很短，因為中間涉及到的網路實體少。但是由於這兩種RAT完全不同，因此實現超緊耦合方式就需要對應用在BSC上的處理過程進行很多修改。
在緊耦合結構中，不同的RATs通過CN進行融合，耦合結點可以是MSC或者PDSN。在圖2.2中，MSC或者PDSN都是負責WWAN和WLAN的連接管理、認證和定價，因此WLAN路由器需要實現相關的WWAN協議。與超緊耦合相比，這個系統僅需要對現有接入網路進行很小的修改，因此它非常容易實現。與超緊耦合相比，在切換過程中，由於涉及到很多網路的實體，因此這種方案的VHO時延增加了。
在松耦合的異構網路中，MSC與WLAN都經過通用介面與公共的Internet進行交互信息，來保持服務的連續性。但是由於每個網路需要執行網路的連接和會話的激活過程，因此這種方案執行切換時會導致時延很大。
對於超緊耦合和緊耦合方式的異構網路融合結構中，網路選擇演算法通常可以安排在耦合節點上，即分別是BSC和CN。但是對於松耦合方式，網路選擇演算法可以應用在移動終端。