传感器网络的体系结构主要包括三方面，即传感器网络系统结构、节点结构和网络协议栈。
(1)网络系统结构
无线传感器网络是一种智能网络，它由大量具有特定功能的传感器节点组成，能够通过自组织的方式进行信息采集和处理，利用无线通信相互传递信息，协同完成指定任务。通过传感器网络系统各部分相互协作地感知、收集和处理监测区域内感知对象的信息，并发送给用户，人们可以直接感知物理世界，从而地改进了现有网络的功能，并提高了人类认识世界的能力。
传感器网络通常包括三类节点，即传感器节点、汇聚节点和管理节点。在实际应用中，大量传感器节点一般被随机部署在监测区域中，并通过自组织方式构成无线网络。每个传感器节点不仅负责监测数据的采集和发送，还负责数据的转发。监测数据在各传感器节点间被逐跳进行传输，经多跳路由后到达汇聚节点，期间可能被多个节点进行数据处理以提高信息的精度并降低冗余度。监测数据 后通过互联网、卫星等到达管理节点。用户也可以通过管理节点对传感器网络进行管理和控制，下达监测任务并收集监测数据。
传感器节点一般是一个嵌入式系统，具有计算、存储和通信能力，除作为网络终端外，还兼具路由器的功能。传感器节点不仅负责本地信息的收集和处理，还要作为中继节点转发和融合来自其它节点的数据，相互协同地完成一些网络任务。受体积、成本和部署环境等因素的限制，传感器节点的计算能力较弱，存储容量较小，通信能力有限。
汇聚节点又称为基站，具有较强的计算能力、存储能力和通信能力。汇聚节点连接了传感器网络与外部网络，它把传感器节点收集到的信息转发给外部网络，同时把管理节点提交的监测任务发布给传感器节点。汇聚节点可以被看作 节点，有足够的能量供给和计算存储资源。
(2)传感器节点结构
传感器节点通常包括四部分模块：传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块。部分敏感部分采用传感器外壳加以封装保护。其中传感器模块负责监测区域内温度、湿度、光线、声音等信息的采集和将其进行数据转换，它由传感器和模数转换单元组成；处理器模块负责控制传感器节点各部分的操作，存储和处理本身以及来自其他节点的数据，通常需要包含一个操作系统，如MANTIS、TinyOS、SOS等；无线通信模块用于节点间的无线通信，交换控制消息和收集发送采集数据；能量供应模块的供电通常由微型电池提供，负责为节点提供运行所需的能量。
由于传感器节点自身携带的电池能量有限，且部署区域环境一般比较复杂，因而通过电池 换和补充能量是不现实的。在传感器节点的三大耗能模块中，无线通信模块消耗能量 多。在无线通信模块具有的发送、接收、空闲和睡眠四种状态中，发送状态能耗 大。在空闲状态，无线通信模块进行无线侦听，此时能耗和接收状态相当，略少于发送状态。而在睡眠状态，由于通信模块被关闭，此时能耗 少。所以，为了 使用能量以 大化网络生命，在设计传感器网络协议时应考虑尽量减少不 的转发和接收，无需通信时应使节点尽可能多的处于睡眠状态。
(3)无线传感器网络协议栈
无线传感器网络的协议栈是在传统开放系统互联参考模型(OSI)的基础上，结合传感器网络自身的特点和应用，进行细化和改进而的。典型的传感器网络协议栈构成主要由分层的网络通信协议、网络管理平台以及应用支撑平台三大部分组成。
其中分层的网络通信协议与Internet网络中的TCP/IP协议体系类似，由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层五层组成。其中物理层负责选择信道，调制信号和收发数据；数据链路层负责为网络提供无差错的数据传输链路；网络层负责路由发现和选择；传输层负责传输和控制数据，用于服务质量；应用层包括一系列的应用软件，可以提供应用服务接口和网络管理接口。
网络管理平台的主要功能有两方面，一是对传感器节点自身的管理，二是用户对传感器网络的管理。它包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、 管理、移动管理、网络管理等。应用支撑平台包括基于监测任务的一系列应用层软件，它是以分层网络通信协议以及网络管理平台为基础而建立的，通过应用服务接口和网络管理接口为用户提供与应用相关的支持。
