无线通信07移动自组网.ppt

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1、无线通信无线通信李榕教授李榕教授华南师范大学物理与电信工程学院华南师范大学物理与电信工程学院20112011年年4 4月月4 4日日第七讲第七讲 移动自组织和无线传感器网络移动自组织和无线传感器网络mobile ad hoc network移动自组织网络移动自组织网络无线传感器网络无线传感器网络 移动自组织网络移动自组织网络mobile ad hoc networkl概述概述l体系结构体系结构lAd Hoc网络路由网络路由l服务质量和能量意识服务质量和能量意识一、概述一、概述基于预先架设网络基础设施的无线网络基于预先架设网络基础设施的无线网络l蜂窝网络蜂窝网络移动终端通过基站接入移动终端通过基

2、站接入移动通信网络移动通信网络l无线局域网无线局域网移动终端通过无线接入移动终端通过无线接入点接入点接入Internet依赖于基站、无线接入点等现有基础设施网络依赖于基站、无线接入点等现有基础设施网络自组织网络的应用需求自组织网络的应用需求l临时会议临时会议/紧急情况紧急情况l科学考察科学考察/探险探险/军事战场军事战场l接入网络服务商所需的接入网络服务商所需的时间和成本时间和成本l现有服务和架构的性能现有服务和架构的性能或者能力或者能力l远离网络基础设施而希远离网络基础设施而希望保持与网络的连接望保持与网络的连接无网络基础设施可用无网络基础设施可用不想使用网络设施不想使用网络设施网络基础设施

3、范围外网络基础设施范围外自自组组织织网网络络自组织网络的起源自组织网络的起源l1972年分组无线网（年分组无线网（PRNET）战场环境下的数据通信战场环境下的数据通信l1983年抗毁自适应网络年抗毁自适应网络（SURAN）支持大规模网络支持大规模网络适应战场快速变化环境需要的自适应网适应战场快速变化环境需要的自适应网络协议络协议l1994年全球移动通信系统年全球移动通信系统（GloMo）满足军事应用需要的、可快速展开、高满足军事应用需要的、可快速展开、高抗毁星的移动信息系统抗毁星的移动信息系统DARPA资资助助Defense Advanced Research Project Agency自组

4、织网络研究自组织网络研究l1991年年IEEE 802.11首次提出首次提出“Ad Hoc网络网络”自组织、对等式、多跳无线移动通信网络自组织、对等式、多跳无线移动通信网络l1997年年IETF成立成立MANET工作组工作组基于基于IP的无线多跳网络路由的无线多跳网络路由l2003年年IRTF成立成立ANS研究组研究组l其它研究机构其它研究机构Ad Hoc：For the specific purpose onlyMANET：Mobile Ad-hoc NetworksANS：Ad Hoc Networks ScalabilityAd Hoc网络的定义网络的定义l由一组带有无线通信收发装置的由

5、一组带有无线通信收发装置的(移动移动)终端节点组终端节点组成的一个多跳临时性自治系统成的一个多跳临时性自治系统l每个每个(移动移动)终端同时具有路由器和主机两种功能：终端同时具有路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议作为路由器，终端需要运行相应的路由协议l节点间路由通常由多跳节点间路由通常由多跳(Hop)组成组成l不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地点快速构建点快速构建多跳无线网络、自组织网络、无固定设施的网络或者对等网络多跳无线网络、自组织

6、网络、无固定设施的网络或者对等网络IEEE802.11bIEEE802.11b中的中的Ad-hocAd-hoc模式模式Ad Hoc网络的特点（网络的特点（1）l独立组网独立组网不需要任何预先网络基础设施不需要任何预先网络基础设施l动态拓扑动态拓扑节点移动节点移动/开机开机/关机关机节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地形节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地形等因素影响等因素影响l自组织自组织无控制中心无控制中心节点故障不会影响到整个网络节点故障不会影响到整个网络节点之间通过无线连接形成的网络拓扑结构随时可能节点之间通过无线连接形成的网络拓扑结构随时可能发生变化，而且变化的方式和速度可能都

7、是无法预测的发生变化，而且变化的方式和速度可能都是无法预测的Ad Hoc网络的特点（网络的特点（2）l多跳路由多跳路由接收端和发送端可使用比两接收端和发送端可使用比两者直接通信小得多的功率进者直接通信小得多的功率进行通信，因此节省了能量消行通信，因此节省了能量消耗耗通过中间节点参与分组转发，通过中间节点参与分组转发，能够有效降低对无线传输设能够有效降低对无线传输设备的设计难度和成本，同时备的设计难度和成本，同时扩大了自组织网络的覆盖范扩大了自组织网络的覆盖范围围Ad Hoc网络的特点（网络的特点（3）l特殊的无线信道特征特殊的无线信道特征无线信道提供的网络带宽比有线信道低得多无线信道提供的网络

8、带宽比有线信道低得多竞争无线共享信道产生碰撞竞争无线共享信道产生碰撞信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等l终端的局限性终端的局限性能量、存储、计算等资源受限能量、存储、计算等资源受限l安全性差安全性差无线链路的开放性无线链路的开放性移动性导致节点之间信任关系的变化移动性导致节点之间信任关系的变化l可扩展性不强可扩展性不强节点之间的相互干扰造成网络容量下降节点之间的相互干扰造成网络容量下降各节点吞吐量随网络节点总数的增加而下降各节点吞吐量随网络节点总数的增加而下降l存在单向无线信道存在单向无线信道终端发射功率的不同及地形环境的影响终端发射功率的不同及地形环

9、境的影响与传统蜂窝移动通信网络比较与传统蜂窝移动通信网络比较l不需要网络通信基础设施支持不需要网络通信基础设施支持l不依赖基站进行通信不依赖基站进行通信l分组交换机制分组交换机制l数据通信业务为主数据通信业务为主l拓扑结构动态变化拓扑结构动态变化与传统固定网络比较与传统固定网络比较l固定网络中主机位置基本不变固定网络中主机位置基本不变l固定网络结构一般比较复杂固定网络结构一般比较复杂lad hoc网络规模相对较小网络规模相对较小lad hoc网络的拓扑结构比较简单网络的拓扑结构比较简单lad hoc网络拓扑结构快速变化网络拓扑结构快速变化Ad Hoc网络与无线局域网网络与无线局域网l单跳与多跳

10、单跳与多跳l研究重点不同研究重点不同l通信模式不同通信模式不同主要研究集中在物主要研究集中在物理层和数据链路层理层和数据链路层移动终端的所有通信必移动终端的所有通信必须经过无线接入点进行须经过无线接入点进行无线局域网为单跳网无线局域网为单跳网络，不存在路由问题络，不存在路由问题Ad Hoc网络的研究网络的研究内容主要以路由协议内容主要以路由协议为核心的网络层设计为核心的网络层设计Ad Hoc网络中移动网络中移动终端的通信是对等的终端的通信是对等的移动移动Ad Hoc网络网络(MANET)与移动与移动IPMANET移动移动IPAd Hoc网络所面临的问题网络所面临的问题(1)l特殊的信道共享方式

11、特殊的信道共享方式共享信道共享信道隐藏节点问题隐藏节点问题/暴露节点问题暴露节点问题l动态变化网络拓扑动态变化网络拓扑传统路由协议花较高代价获取的路由信息可能已经陈旧传统路由协议花较高代价获取的路由信息可能已经陈旧l有限的无线传输带宽有限的无线传输带宽减少节点之间的交换的消息减少节点之间的交换的消息减少控制消息带来的额外开销减少控制消息带来的额外开销l有限的能量有限的能量能量管理机制，各层考虑能量控制，包括网络层路由能量管理机制，各层考虑能量控制，包括网络层路由l安全问题安全问题无线信道的开放性更容易受到各种攻击无线信道的开放性更容易受到各种攻击移动性使得节点的信任关系不断变化移动性使得节点的

12、信任关系不断变化由于节点资源受限，安全机制应该是分布式的由于节点资源受限，安全机制应该是分布式的RTS/CTS，CSMA/CA网络路由时需考虑网络路由时需考虑Ad Hoc网络所面临的问题网络所面临的问题(2)l网络管理网络管理拓扑管理拓扑管理l确定将一组节点组织成网络的机制确定将一组节点组织成网络的机制移动性管理移动性管理l跟踪网络中移动节点的位置跟踪网络中移动节点的位置服务质量管理服务质量管理l多跳拓扑动态变化的移动多跳拓扑动态变化的移动Ad Hoc网络使得服务质量保网络使得服务质量保证更加困难证更加困难自动配置自动配置实现实现Ad Hoc网络的关键技术网络的关键技术l路由协议路由协议l服务

13、质量管理服务质量管理l功率控制功率控制l传输层性能传输层性能lAd Hoc网络互联网络互联l安全问题安全问题l网络管理网络管理p感知网络拓扑结构的变化感知网络拓扑结构的变化p维护网络拓扑的连接维护网络拓扑的连接p高度自适应性高度自适应性p能量、服务质量等约束能量、服务质量等约束p信道接入技术信道接入技术p节能机制节能机制p多个多个Ad Hoc网络互联网络互联pAd Hoc内部节点访问内部节点访问Internet二、体系结构二、体系结构节点结构节点结构l主机：运行应用程序，完成数据处理等功能主机：运行应用程序，完成数据处理等功能l路由器：运行路由协议，完成路由选择、转路由器：运行路由协议，完成路

14、由选择、转发分组等功能发分组等功能l无线收发装置：完成数据传输功能无线收发装置：完成数据传输功能网络结构网络结构l平面结构平面结构所有节点地位平等所有节点地位平等l层次结构层次结构网络被划分为簇网络被划分为簇（Cluster）每个簇由簇首节点每个簇由簇首节点(Cluster Head)和簇成员和簇成员节点节点(Cluster Member)构构成成簇首节点可形成更高一级簇首节点可形成更高一级的网络的网络平面结构平面结构层次结构层次结构平面结构和层次结构比较平面结构和层次结构比较平面结构平面结构层次结构层次结构完全分布式的网络完全分布式的网络多个簇组成的网络多个簇组成的网络所有节点的地位是平等的

15、所有节点的地位是平等的节点被分为簇首和簇成员，簇首预先指定或节点被分为簇首和簇成员，簇首预先指定或者由选择算法产生者由选择算法产生不存在网络瓶颈，可存在多条路径，网络健不存在网络瓶颈，可存在多条路径，网络健壮性好壮性好簇首节点可能成为网络瓶颈，所有到簇外的簇首节点可能成为网络瓶颈，所有到簇外的通信必须通过簇首节点进行通信必须通过簇首节点进行可扩展性差，每个节点都需要知道到达所有可扩展性差，每个节点都需要知道到达所有其它节点的路由，适用于中小规模的网络其它节点的路由，适用于中小规模的网络可扩展性好，簇内路由信息局部化，适用于可扩展性好，簇内路由信息局部化，适用于大规模网络大规模网络网络协议栈网络

16、协议栈l基于基于TCP/IP体系体系结构结构l与与Internet互联互联l传统路由协议需要传统路由协议需要修改，以适应网络修改，以适应网络拓扑结构动态变化拓扑结构动态变化l传输层实现适应于传输层实现适应于无线网络的端到端无线网络的端到端可靠服务可靠服务lAd Hoc网络多用网络多用于能量受限的环境，于能量受限的环境，能量管理尤为重要，能量管理尤为重要，因此各层都定义相因此各层都定义相应的节能机制应的节能机制可选功能可选功能Ad Hoc网络中的跨层设计网络中的跨层设计l严格分层的体系结构严格分层的体系结构(OSI参考参考模型，模型，TCP/IP模型模型)协议的设计缺乏足够的适应性，协议的设计缺

17、乏足够的适应性，不能满足不能满足Ad Hoc网络动态变化网络动态变化的需求，特别是在能量或者的需求，特别是在能量或者QoS等约束条件下等约束条件下l跨层体系结构跨层体系结构任意层之间能够进行信息交互任意层之间能够进行信息交互协作协作l在动态环境下，根据能量或者在动态环境下，根据能量或者QoS等约束条件自适应调节等约束条件自适应调节l避免重复的功能，减少开销避免重复的功能，减少开销l减少反应时间，快速适应网络动减少反应时间，快速适应网络动态变化态变化三、三、Ad HocAd Hoc网络路由网络路由Ad Hoc路由概述路由概述l需要进行通信的两个节点可能不在需要进行通信的两个节点可能不在相互的无线

18、信号范围内相互的无线信号范围内l需要其它节点承担转发工作需要其它节点承担转发工作l节点移动后需要重新建立新的路由节点移动后需要重新建立新的路由多跳路由多跳路由移动移动传统的路由协议不适用于传统的路由协议不适用于Ad Hoc网络网络l动态变化的网络拓扑结构动态变化的网络拓扑结构节点加入、离开、移动等节点加入、离开、移动等路由算法还未收敛路由算法还未收敛,网络拓扑结构网络拓扑结构就发生变化就发生变化l有限的系统带宽、能量等资源有限的系统带宽、能量等资源周期性地公告路由信息严重降低周期性地公告路由信息严重降低系统的性能系统的性能l间歇性的网络分割间歇性的网络分割传统路由协议容易形成路由回路传统路由协

19、议容易形成路由回路l单向的无线传输信道单向的无线传输信道传统路由协议一般假设链路是对传统路由协议一般假设链路是对称的称的p适应网络动态变适应网络动态变化化p减少路由开销减少路由开销p引入按需路由引入按需路由p在路由时考虑能在路由时考虑能量等约束条件量等约束条件路由协议路由协议Ad Hoc路由协议路由协议表驱动路由表驱动路由先验式先验式(Proactive)按需路由按需路由反应式反应式(Reactive)表驱动（表驱动（Table Driven）路由）路由l先验式先验式(Proactive)路由路由传统的分布式最短路径路由协议传统的分布式最短路径路由协议l链路状态或者距离向量链路状态或者距离向量

20、l所有节点周期性更新所有节点周期性更新“可达可达”信息信息每个节点维护到网络中所有其它节点的路由每个节点维护到网络中所有其它节点的路由所有路由都已存在并且随时可用所有路由都已存在并且随时可用DSDV、OLSR、TBRPF路由延时小，但是路由开销大路由延时小，但是路由开销大按需按需(On-demand)路由路由l反应式反应式(Reactive)路由路由源节点根据需要通过路由发现过程来确源节点根据需要通过路由发现过程来确定路由定路由控制消息采用泛洪（控制消息采用泛洪（Flooding）方式）方式l两种实现技术两种实现技术源路由（分组携带完整的路由信息）源路由（分组携带完整的路由信息）逐跳（逐跳（H

21、op-by-Hop）路由）路由lDSR、AODV、DYMO路由延时大，但是路由开销小路由延时大，但是路由开销小Ad Hoc路由协议的性能指标路由协议的性能指标l端到端数据吞吐量和延时端到端数据吞吐量和延时反映了数据的传输质量反映了数据的传输质量l路由获取时间路由获取时间有数据要发送到发送出去的时间有数据要发送到发送出去的时间l乱序分组发送率乱序分组发送率衡量无连接路由协议应用于需要有序发送的传输层协议例衡量无连接路由协议应用于需要有序发送的传输层协议例如如TCP时的性能时的性能l路由协议的效率路由协议的效率路由控制消息路由控制消息/发送数据发送数据路由协议的性能在不同环境表现不同路由协议的性能

22、在不同环境表现不同,因此需要根据环境特点使用不同的路由协议因此需要根据环境特点使用不同的路由协议四、服务质量和能量意识四、服务质量和能量意识Ad Hoc路由中的服务质量路由中的服务质量l与传统网络相比，更困难与传统网络相比，更困难网络拓扑动态变化网络拓扑动态变化资源受约束资源受约束l扩展路由协议支持扩展路由协议支持QoS基于表驱动的基于表驱动的QoS路由协议路由协议按需按需QoS路由协议路由协议Ad Hoc路由中的能量意识路由中的能量意识lAd Hoc网络环境下节点的能量受限网络环境下节点的能量受限l基于能量约束的路由协议基于能量约束的路由协议最小化每消息能量消耗最小化每消息能量消耗l考虑每跳

23、之间消耗的能量固定考虑每跳之间消耗的能量固定(T为常数为常数)，该约束实际，该约束实际上与最小跳数一致上与最小跳数一致最大化网络生存时间最大化网络生存时间l保证所有节点协同工作的时间尽量的长保证所有节点协同工作的时间尽量的长信息安全信息安全l目前的安全策略，有安全认证和协议等，目前的安全策略，有安全认证和协议等，l一部分一部分WLANWLAN安全策略可用于安全策略可用于MANETMANET。l需要适合于需要适合于MANETMANET的信息安全策略。的信息安全策略。一个移动自组织网络T1T2MH1MH1MH3MH3MH4MH4移动自组织网络的应用场合移动自组织网络的应用场合 临时、突发场合，如：

24、临时、突发场合，如：军事行动、军事行动、灾害抢险、灾害抢险、医疗救助、医疗救助、会议室活动会议室活动、视频点播等。视频点播等。军事应用军事应用l19811981年：美国就为海军特谴部队提出了一种高频自组织网，年：美国就为海军特谴部队提出了一种高频自组织网，l19911991年：美国又研究了一种年：美国又研究了一种“改进型高频数据网改进型高频数据网”，充分，充分应用了短波自组织网技术，应用了短波自组织网技术，l19941994年：美国抗毁自适应系统演示，以宽带技术为基础，年：美国抗毁自适应系统演示，以宽带技术为基础，改善了战术通信的机动性和生存能力，改善了战术通信的机动性和生存能力，l近年来：美

25、、英、法、荷兰等国的单兵作战系统，近年来：美、英、法、荷兰等国的单兵作战系统，l未来的单兵通信系统：未来的单兵通信系统：宽带化的、手持或便携式个人移动终端。宽带化的、手持或便携式个人移动终端。移动自组织网络的应用简介无线传感器网络无线传感器网络无线传感器网络lWSN-Wireless Sensor Networksl基础基础微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术。无线通信技术、分布式信息处理技术。l解释解释1由部署在监测区域内的大量微型、低成本、由部署在监测区域内的大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成，通过无线通信方低功

26、耗的传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的无线网络系统。式形成一个多跳的无线网络系统。网关网关大规模、自组织、随机部署、环境复杂、传感器节大规模、自组织、随机部署、环境复杂、传感器节点资源有限、网络拓扑经常变化点资源有限、网络拓扑经常变化 无线传感器网络无线传感器网络l解释解释2：传感器网络是由一组传感器以特定方传感器网络是由一组传感器以特定方式构成的无线网络，其目的是协作地式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布給观察域中感知对象的信息，并发布給观察者。者。l传感器网络的三个基本要素：传感器网络的三个基

27、本要素：传感器，感知对象，观察者传感器，感知对象，观察者l传感器网络的基本功能传感器网络的基本功能协作地感知、采集、处理和发布感知协作地感知、采集、处理和发布感知信息信息现代感知方法现代感知方法Sensing AreaSensing AreaObjectObjectUserUser端端端端 传感器网络覆盖传感器网络覆盖感知对象区域感知对象区域 每个传感器完成其临近感知对象的观测每个传感器完成其临近感知对象的观测 多传感器协同完成感知区域的大多传感器协同完成感知区域的大观测任务观测任务 使用多跳路由算法向用户报告使用多跳路由算法向用户报告观测结果观测结果SinkInternet或或通信卫星通信卫

28、星Sensor networkSensor networkUserUser端端端端49传感器节点传感器节点传感器网络的网络结构传感器网络的网络结构任务管理中心任务管理中心 InternetInternet、卫星或移、卫星或移、卫星或移、卫星或移动通信网络等动通信网络等动通信网络等动通信网络等汇聚节点汇聚节点监测区域监测区域sink-汇聚点汇聚点sensor node-传感器节点传感器节点sensor field-监测区域监测区域传感器网络的实体传感器网络的实体l传感器节点传感器节点功能：采集、处理、控制和通信等功能：采集、处理、控制和通信等网络功能：兼顾节点和路由器网络功能：兼顾节点和路由器资

29、源受限：存储、计算、通信、能量资源受限：存储、计算、通信、能量l汇聚点汇聚点(Sink)节点节点功能：连接传感器网络与功能：连接传感器网络与Internet等外部网络，等外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，发布管实现两种协议栈之间的通信协议转换，发布管理节点的监测任务，转发收集到的数据。理节点的监测任务，转发收集到的数据。特点：连续供电、功能强、数量少等特点：连续供电、功能强、数量少等51数字世界数字世界传感数据传感数据传感数据传感数据传感数据传感数据物理世界物理世界无线传感网络无线传感网络-连接物理世界和数字世界连接物理世界和数字世界无无线传感网感网络在新一代网在新一代网络中的角色中

30、的角色无线传感网络无线传感网络无线传感网络无线传感网络接入网络接入网络接入网络接入网络核心网络核心网络核心网络核心网络节点的结构节点的结构传感器传感器应用程序应用程序无线通信无线通信内内 存存CPU电电 源源网络中的网关网络中的网关（基站）（基站）（较强的处理、通信能力）（较强的处理、通信能力）网络中的节点网络中的节点（简单处理、短距离通信）（简单处理、短距离通信）传感器节点传感器节点l传感器模块：信息采集、数据转换传感器模块：信息采集、数据转换l处理器模块：控制、数据处理、网络协议处理器模块：控制、数据处理、网络协议l无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和无线通讯模块：无线通信，交换控制信息

31、和收发采集数据收发采集数据l能量供应模块：提供能量能量供应模块：提供能量工作流程示意图工作流程示意图代理代理Sink 结点结点 用户用户传感器结点传感器结点 询问询问Internet工作流程示意图工作流程示意图传感器结点传感器结点代理代理Sink 节点节点 用户用户询问结果询问结果Internetn n感知能力感知能力计算能力计算能力通信能力通信能力n n体积小体积小n n能耗小能耗小n n由六部分组成由六部分组成现代微型传感器现代微型传感器传感器网络的特点传感器网络的特点l大规模网络：地理区域大；部署密集大规模网络：地理区域大；部署密集提高信噪比；提高监测精度；增强容错性；减少盲区提高信噪比

32、；提高监测精度；增强容错性；减少盲区l自组织网络：不确定性；拓扑结构变化自组织网络：不确定性；拓扑结构变化l资源受限：计算、存储、通讯、能量资源受限：计算、存储、通讯、能量l动态拓扑：节点故障；通讯故障；移动性；节点动态拓扑：节点故障；通讯故障；移动性；节点加入加入l可靠网络：适应环境条件；鲁棒性、容错性可靠网络：适应环境条件；鲁棒性、容错性l应用相关：没有统一的通信协议平台应用相关：没有统一的通信协议平台l以数据为中心以数据为中心传感器节点的限制传感器节点的限制l电源能量有限电源能量有限l通信能力有限通信能力有限l计算和存储能力有限计算和存储能力有限传感器网络与传感器网络与ad hoc的不同

33、的不同WSN结点数量更为庞大结点数量更为庞大多数节点为静止多数节点为静止节点分布更为密集节点分布更为密集能量约束能量约束结点更容易出错结点更容易出错拓扑结构变化频繁拓扑结构变化频繁Ad hoc几十至上百个节点几十至上百个节点局域网局域网节点全移动节点全移动结构变化（移动）结构变化（移动）能量可连续提供能量可连续提供点到点通信点到点通信Ad Hoc网络与网络与Sensor网络网络lSensor网络网络可以看作是一种特殊类型的可以看作是一种特殊类型的Ad Hoc网络网络各个无线节点静态地随机分布在某一区域。传感各个无线节点静态地随机分布在某一区域。传感器负责收集区域内的传感信号，将它们发到网关器负

34、责收集区域内的传感信号，将它们发到网关节点节点网关具有更大的处理能力，能进一步处理信息，网关具有更大的处理能力，能进一步处理信息，并且具有更大的发送范围，可将信息送往某个大并且具有更大的发送范围，可将信息送往某个大型网络（型网络（Internet）并且到达最终的用户）并且到达最终的用户p与一般与一般Ad Hoc网络相比：网络相比：p节点数量多、分布稠密节点数量多、分布稠密p节点的能量、计算、存储等资源进一步受限节点的能量、计算、存储等资源进一步受限 传感器网络传感器网络战场评估战场评估 生活习性监测生活习性监测 地震监测地震监测 深海监控深海监控 医疗状况监控医疗状况监控 目标跟踪和检测目标跟

35、踪和检测小区安全监控小区安全监控 vv 无线传感器网络应用无线传感器网络应用无线传感器网络应用无线传感器网络应用精细农业精细农业 森林火灾监控森林火灾监控63大地监测大地监测大地监测大地监测应用场景应用场景64环境监测环境监测应用场景应用场景65应用场景应用场景66战场监测与指挥战场监测与指挥应用场景应用场景WSN的应用的应用医疗护理医疗护理 用于人体的各种生理数据，跟踪和监用于人体的各种生理数据，跟踪和监控医院内医生和患者的行动，医院的药物控医院内医生和患者的行动，医院的药物管理等。管理等。例：一个可以成像的特殊发送器芯片与例：一个可以成像的特殊发送器芯片与精巧设计的超低功率无线技术结合，就

36、可精巧设计的超低功率无线技术结合，就可以实现可用于一个胃肠道诊断的微型吞服以实现可用于一个胃肠道诊断的微型吞服摄像胶囊。患者吞下维摄像胶囊。患者吞下维C C片大小的成像胶囊片大小的成像胶囊后，胶囊经过食道、胃和小肠时就可将图后，胶囊经过食道、胃和小肠时就可将图象广播出来。胶囊由一个摄象机、象广播出来。胶囊由一个摄象机、LEDLED、电、电池、特制芯池、特制芯 片和天线组成。（如图）片和天线组成。（如图）WSN的应用的应用智能家居智能家居 家电和家具中嵌入传家电和家具中嵌入传感器节点，通过无线网感器节点，通过无线网络与络与InternetInternet连在一起。连在一起。为人提供人性化的家居为

37、人提供人性化的家居环境。环境。例：某公司提供一个只例：某公司提供一个只有有1 1立方英寸大小的自立方英寸大小的自治产品。这个微型的无治产品。这个微型的无线视频平台包含有一节线视频平台包含有一节电池、无线电、摄像相电池、无线电、摄像相机、机、(彩色成像器加镜彩色成像器加镜头头)、控制器、天线和、控制器、天线和温度传感器。（如图温度传感器。（如图 ）WSN的应用的应用建筑物状态监控建筑物状态监控 利用传感器网络监控建筑物的安全状态。利用传感器网络监控建筑物的安全状态。例：某公司在佛蒙特州的一座重载桥梁上例：某公司在佛蒙特州的一座重载桥梁上安装了一套该公司研制的系统，将位移传安装了一套该公司研制的系

38、统，将位移传感器安装在钢梁上用来测量静态和动态应感器安装在钢梁上用来测量静态和动态应力，并通过无线网络来采集数据。该无线力，并通过无线网络来采集数据。该无线系统可以保留在桥梁上用于长期监测桥梁系统可以保留在桥梁上用于长期监测桥梁是否处于正常受控状态是否处于正常受控状态 。（如图（如图 ）WSN的应用的应用72 智能家居智能家居智能家居智能家居 厂房设备及厂房设备及厂房设备及厂房设备及环境监控环境监控环境监控环境监控 精细农业精细农业精细农业精细农业 种植种植种植种植 医院病房医院病房医院病房医院病房 电子巡检电子巡检电子巡检电子巡检vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应

39、网络应用用用用举举举举例例例例医医医医院病房院病房院病房院病房电电电电子巡子巡子巡子巡检检检检 vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例医医医医院病房院病房院病房院病房电电电电子巡子巡子巡子巡检检检检 在病人身上安装带在病人身上安装带有射频标签的微型有射频标签的微型无线传感器，动态无线传感器，动态感知病人信息。感知病人信息。vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例医医医医院病房院病房院病房院病房电电电电子巡子巡子巡子巡检检检检 病房外的医生病房外的医生携带携带PDAPDA等通等通讯设施。讯设

40、施。vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例医医医医院病房院病房院病房院病房电电电电子巡子巡子巡子巡检检检检 得知病人病情后，得知病人病情后，医生将医生将通知值勤护通知值勤护士或者急救人员前士或者急救人员前往病房救助。往病房救助。vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例精精精精细农业种细农业种细农业种细农业种植植植植vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例精精精精细农业种细农业种细农业种细农业种植植植植农场监控中心实时监控农场信农场监控中心

41、实时监控农场信息，耕作者及时了解农场温度、息，耕作者及时了解农场温度、光照度、土壤酸碱度等，以便光照度、土壤酸碱度等，以便对农作物的生长情况进行控制。对农作物的生长情况进行控制。vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例智能家居智能家居智能家居智能家居监测节点监测节点vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例智能家居智能家居智能家居智能家居穿戴有数据衣等感知设备穿戴有数据衣等感知设备的人体感知到人体状况异的人体感知到人体状况异常时，会向房间内的节点常时，会向房间内的节点发出信号。发出信号。vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例厂厂厂厂房房房房设备设备设备设备及及及及环环环环境境境境监监监监控控控控vv无无无无线传线传线传线传感器感器感器感器网络应网络应网络应网络应用用用用举举举举例例例例厂厂厂厂房房房房设备设备设备设备及及及及环环环环境境境境监监监监控控控控 监控人员发现厂房设备及监控人员发现厂房设备及环境有异常情况时，通知环境有异常情况时，通知相关负责人迅速到达故障相关负责人迅速到达故障地点。地点。