A arquitetura de uma rede de sensores sem fio está dividida em: infra-estrutura, protocolos de rede e aplicação.

4.1 Infra-Estrutura - é determinada pelas características dos sensores e a forma de usá-los:

Características dos sensores: tamanho de memória, precisão na detecção do fenômeno, alcance de transmissão, vida útil da bateria.

A precisão de um sensor depende da sua localização geográfica, do tamanho do buffer e o tempo de processamento dos pacotes. Múltiplos sensores podem gerar informações correlatas ou com um nível de precisão maior do que o necessário para a aplicação.

Forma de usá-los: número de sensores, localização dos sensores, nível de mobilidade dos sensores.

O aumento do número de sensores pode gerar a falsa impressão de gerar maior precisão na coleta de dados, caminhos mais eficientes e maior disponibilidade de energia na rede. Entretanto, o que ocorre é que há um número maior de sensores transmitindo os seus resultados em um curto espaço de tempo. Se a capacidade do meio compartilhado é excedida, ocorre congestionamento na rede e o desempenho da rede cai, portanto a qualidade de serviço não é atendida. Disso se conclui que aumentar o número de sensores não garante qualidade de serviço em redes de sensores sem fio.

4.2 Protocolo de Rede - é responsável pela comunicação entre os sensores e entre sensores e observadores. A maioria das aplicações usa protocolos de acesso ao meio (MAC – Medium Access Control) em comunicação sem fio.

Otimizar a capacidade da rede significa evitar colisão e congestionamento. Para que isso ocorra, sensores que estiverem no meio do caminho de transmissão não devem transmitir simultaneamente. Porém, uma vez que um sensor esteja transmitindo uma informação única sobre a característica de um dado fenômeno, a aplicação permite que ele envie a sua informação independente da sua localização. Outra boa estratégia para otimizar a capacidade da rede é diminuir a taxa de envio de informação por sensores, através da desativação de alguns deles ou juntando informações de diferentes sensores em um único sensor e depois enviá-las para a aplicação.

4.3 Aplicação - é por onde o observador faz consultas sobre o fenômeno. A aplicação transforma os dados enviados pelos sensores em informações para o observador. As consultas podem ser estáticas ou dinâmicas.

Segundo a ótica da arquitetura, o que uma rede de sensores sem fio faz é coletar e transmitir informação sobre um fenômeno para um observador garantindo a qualidade do serviço necessária para a análise do fenômeno, mas a limitação de energia é um entrave para garantir a qualidade de serviço, pois quanto maior o número de parâmetros de qualidade serviço, maior é o consumo de energia.

4.4 QoS:

Uma rede de sensores sem fio bem projetada tem uma infra-estrutura e protocolos capazes de garantir a qualidade de serviço: alta precisão e tolerância à falhas com o mínimo de latência e uso de energia em cada sensor.

4.5 Modelos de Comunicação:

O protocolo de uma rede de sensores sem fio deve permitir dois modelos de comunicação: de aplicação e de infra-estrutura.

=> Comunicação de Aplicação:

É o envio de dados coletados pelos sensores para a aplicação, que trata esses dados a fim de informar o observador sobre o fenômeno.

Este tipo de comunicação pode ocorrer de duas formas:

=> Comunicação de Infra-Estrutura:

É a comunicação necessária para configurar, manter e otimizar a rede. Para que isso ocorra os sensores têm que ser capazes de encontrar caminhos dinâmicos para outros sensores, para o observador e para o fenômeno. Essa comunicação gera overhead de protocolo, portanto é importante minimizá-la, para evitar que o requisito de Latêcia não seja atendido.

Há uma fase inicial de infra-estrutura de comunicação onde ocorre a configuração redes de sensores. Haverá mais comunicação desse tipo no caso dos sensores serem restritos quanto à energia, assim como nos caso dos sensores serem móveis e o interesse do observador ser dinâmico.

4.6 Modelos de Envio de Dados:

Modelo Contínuo – os sensores enviam os seus dados com uma taxa pré especificada e fixa.

Modelo de Dados Orientado a Eventos – os sensores apenas enviam dados para o observador se um determinado evento de interesse ocorrer.

Modelo Iniciado pelo Observador – o observador precisa fazer uma requisição explícita para que os sensores enviem dados.

4.7 Modelos de Rede:

Uma rede de sensores forma um caminho entre o fenômeno e o observador. O objetivo do protocolo é criar e manter este caminho ou múltiplos caminhos sob condições dinâmicas (a mobilidade, falha do sensor e a mudança no interesse do observador) atendendo as requisições de aplicação de energia e latência baixas, alta precisão e tolerância a falhas. Os sensores não são endereçados individualmente, mas sim pela sua localização em relação ao fenômeno.

Redes de Sensores Estáticas

Os sensores, o observador e o fenômeno não se movem. Um nó eleito transmite um resumo das características locais para o observador podendo haver vários níveis hierárquicos. Após uma comunicação de infra-estrutura inicial para criar um caminho entre o sensor e o observador, apenas corre comunicação de aplicação.

Redes de Sensores Dinâmicas

Nesse tipo de rede de sensores, são móveis, os sensores, o observador ou o fenômeno. Durante o tempo de configuração inicial, o observador pode criar vários caminhos entre ele e o fenômeno e colocá-los em cache para escolher o melhor caminho para momentos diferentes.

No caso de não haver caminho válido no cache, duas estratégias podem ser usadas: