2022年无线传感器网络浅谈.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 无线传感器网络浅谈摘要： 随着人们对物理世界的建设与完善,对未知领域与空间的拓 展,人们需要的信息来源、种类、数量不断增加,这对信息的猎取 方式提出了更好的要求；在人类历史进展的很长一段时间内,人是 通过视觉、听觉、嗅觉等方式对物理世界的本能感知已远远不能满 足信息时代的进展要求；传感器作为连接物理世界与电子世界的重 要媒介,在信息化的过程中发挥了关键的作用,大大的提高了人类 熟悉世界和改造世界的才能；假如说互联网构成了规律上的信息世 界,转变了人与人之间的沟通方式,那么,无线传感网络就是将逻 辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,转变人

2、与自然界 的交互方式；人们可以通过传感网络直接感知客观世界,从而极大 地扩呈现有网络的功能和人类熟悉世界的才能；关键词： 传感器无线传感网络基本概念体系结构 协议测评应用一、无线传感网络的概念无线传感器网络 Wireless Sensor Networks, WSN是一种分布式传感 网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器；WSN 中的传 感器通过无线方式通信,因此网络设置敏捷,设备位置可以随时更 改,仍可以跟互联网进行有线或无线方式的连接；通过无线通信方 式形成的一个多跳自组织网络；无线传感器网络就是由部署在监测名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料

3、 - - - - - - - - - 区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的 一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理 网络掩盖区域中被感知对象的信息,并发送给观看者；传感器、感 知对象和观看者构成了无线传感器网络的三个要素；二、无线传感网络的基本特点1节点的可移动性、通信的断接性；由于传感网络具有自组网和 自动路由的特性,故其常常用于一些可以移动的领域,比方位于地 面以下的矿井人员定位系统等；另一方面,可移动的特性、采集数 据的间隔性等使得网络节点再通信时并不需要进行连续的数据传输2通信才能有限；传感器网络节点的通信带宽窄而且常常变化,通信掩盖范畴只有几

4、十到几百米；传感器之间的通信断接频繁,经 常导致通信失败；此外传感器网络更多地受到高山、建筑物、障碍 物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响,传感器可能会长时 间脱离网络,离线工作；如何在有限通信才能的条件下高质量地完 成感知信息的处理与传输,是设计传感器节点的重要问题；3电源能量有限；传感器的电源能量极其有限,网络中的传感器 节点由于电源能量的缘由常常失效或废弃；由于传感器网络中的节 点数量大、分布范畴广,采纳电池供电的节点受到电源能量约束的 问题比较严峻；4运算才能有限；传感器网络中的智能传感器内部都具有嵌入式名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 -

5、 - - - - - - - - 处理器和储备器,因此都具有运算才能,可以完成一些信息处理工 作；由于嵌入式处理器和储备器的才能和容量有限,智能传感器本 身的运算才能也是有限的；5传感器数量大、分布范畴广；传感器网络中传感器节点密集、数量庞大,可能到达几百、几千万甚至更多；此外传感器网络可以 分布在很广泛的地理区域,冗余性强但保护起来很困难；6网络动态性强；传感器网络具有很强的动态性,网络中的传感 器、感知对象和观看者这三个要素都可能具有移动性,并且常常有 新节点加入或已有节点失效； 因此,网络的拓扑动态变化, 传感器、感知对象和观看者三者之间的路径也随之变化；7感知数据流庞大；传感器网络中的

6、每个传感器通常都产生肯定 数量流式数据,并具有实时性,由于节点数量庞大,在汇聚时会成 倍的增加数据量；因此在后期处理时需要投入大量的技术和人力；三、无线传感网络的体系结构无线传感网络 WSN是由大量的密集部署在监控区域的智能传感 器节点构成的一种网络应用系统；由于传感器节点数量众多,部署 时只能采纳随机投放的方式,传感器节点的位置不能预先确定；在 任意时刻, 节点间通过无线信道连接, 采纳多跳、 对等的通信方式,自组织网络拓扑结构；传感器节点间具有很强的协同才能,通过局 部的数据采集、预处理以及节点间的数据交换来完成全局任务；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学

7、习资料 - - - - - - - - - 无线传感网的系统是由大量功能相同或不同的无线传感器节点、接收发送器 Sink、Internet 或通信卫星、 任务治理节点等部分组成的一个多跳的无线网络；传感器节点散布在指定的感知区域内,每个节点都可以收集数据,并通过多跳路由方式把数据传送到 Sink；Sink也可以用同样的方式将信息发送给各节点；信卫星相连,通过Sink 直接与 Internet 或通Internet 或通信卫星实现任务治理节点即观看者与传感器之间的通信；无线传感网的体系节后由通信协议、WNS 治理以及应用支撑名师归纳总结 技术3部分组成；第 4 页,共 7 页- - - - -

8、- -精选学习资料 - - - - - - - - - 四、无线传感器网络的能耗问题无线传感器网络不同于其他传统网络,属于一种资源受限网络,网 络节点的运算才能、 储备量和能量都特别有限, 特别是能量的受限,数目庞大、分布范畴广的传感器节点补充能量特别困难,一旦节点 的电源耗尽会直接影响整个网络功能的实现,因此可以说能量问题 是打算传感器网络是否有用的生命线问题；延长网络系统的生存期,高效使用节点的能量成为传感器网络的首要设计目标；无线传感器网络包括应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理 层；应用层包括一系列基于监测任务的应用层软件；网络层负责网 络协议生成、路由挑选；数据链路层负责过失掌握

9、、数据成帧和媒 体拜访掌握；物理层主要包括无线收发和信号调制调解；数据链路 层的媒体拜访掌握和物理层基本打算了硬件模块的详细架构；低功 耗设计是一个跨层的设计技术,合理的低功耗设计不仅能提高各层 的能量效率,仍能提高网络层、数据链路层和物理层的性能；在设计无线传感器网络的MAC 协议时,需要同时考虑网络效率、拓展性名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 和能量节约；在不牺牲系统性能的前提下,设计物理层时要降低节 点的发射功率,从而降低节点的能耗；五、无线传感网络的协议测评随着无线传感器网络讨论的不断深化,应用化已经逐步成为

10、人们关 注的焦点；各种在特定应用背景下的讨论层出不穷,如环境监测、目标跟踪、安全监控等；与传统的网络相比,无线传感器网络所包 含的节点数量庞大,应用环境复杂多变,如何对这些应用讨论进行 验证和测试,以保证其在实际工作中稳固高效,已经成为亟待解决 的问题；目前大多数讨论都通过理论分析和电脑模拟的方法进行验证和测 试；理论分析的方法虽然可以进行多个同类协议的比较,但数学模 型的构建由于电脑复杂度过高,在应用这些模型解决实际问题时需 要做大量简化,从而降低了理论性能分析的可信度；现有的模拟工 具就由于难以真实表达无线通信的不稳固性,其验证的结果也无法 令人中意；而通过传感器结点建立网络测试平台,可以

11、在实际应用 过程中验证测试网络的协议和算法,不仅比较全面地包含了影响网 络状态的各个因素,而且也防止了因模型简化导致的理论误差；因 此无线传感器网络的平台测试技术越来越被人们所关注；六、无线传感网络的应用名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 无线传感网络具有无需固定设备支撑的特点,可以快速部署,同时 具有易于组网、不受有线网络的约束,使其适合应用于难以使用传 统有线通信机制的恶劣环境,比方一些危急的工业环境如煤矿、核 电厂等,工作人员可以通过它来实施实时、高效地安全监测；同时 无线传感器可以防止传统数据收集方式给环境带来

12、的侵入式破坏,因此可以被应用无水资源、大气等环境监测；随着无线终端设备的 广泛使用,无线传感网络利用通信技术高效地进行异构传感网络互 连,数据处理和融合,可被广泛地应用于军事、环境监测和预报、健康护理、 智能家居、 建筑物状态监控、 复杂机械监控、 城市交通、空间探究、大型车间和仓库治理,以及机场、大型工业园区的安全 监测等领域；参考文献：物联网技术导论清华高校出版社 主编 桂小林物联网感知与掌握技术清华高校出版社物联网与传感网工程实践电子工业出版社物联网关键技术与应用机械工业出版社主编 马洪连 主编 范茂军 主编 李建工名师归纳总结 最新物联网有用开发技术清华高校出版社主编 杨恒第 7 页,共 7 页物联网导论科学出版社主编 刘云浩- - - - - - -