无线传感器网络综述幻灯片.ppt

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1、无线传感器网络综述无线传感器网络综述第1页，共35页，编辑于2022年，星期六主要内容：主要内容：lWSN概述l历史以及发展现状lWSN的体系结构lWSN的特征lWSN的应用lWSN的协议l关键技术l未来发展机遇展望第2页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN概述概述无线传感器网络（wirelesssensornetwork,WSN）系统是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、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等。第3页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN概述（续）概述（续）l无线传感器网络（wirel

2、esssensornetwork,WSN）就是由部署在检测区域内大量的廉价卫星传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息，并发送给观察者。l构成WSN的三要素：传感器、感知对象、观察者。第4页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN概述（续）概述（续）l影响力美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展报告中将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。传感器网络被列为未来3大高科技产业一。美国的技术评论将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术。商业周刊预测的未来4大新技术中，无线传

3、感器网络也列入其中等。第5页，共35页，编辑于2022年，星期六历史以及发展现状历史以及发展现状l国外：起源于美国，根源可追溯到1978年由国防部高级研究计划署（DARPA）在卡内基-梅隆大学发起的分布式传感器研讨会。具有代表性的项目包括：1993-1999年间由美国国防高级研究计划署(DARPA)资助，加州大学洛杉矶分校(UCLA)承担的WINS项目；1999-2001年间由DAPRA资助UCBerkeley承担的SmartDust项目。第6页，共35页，编辑于2022年，星期六历史以及发展现状（续）历史以及发展现状（续）1998-2002年DARPA资助，加州大学伯克利分校等25个机构联合

4、承担的SensIT计划；1999-2004年间海军研究办公室的SeaWeb计划等。l国内：中国的一些研究机构近年开始研究：中国科学技术大学、清华大学、中科院计算所、上海微系统所、沈阳自动化所以及合肥智能所等研究单位。第7页，共35页，编辑于2022年，星期六历史以及发展现状（续）历史以及发展现状（续）之所以国内外都投入巨资研究机构纷纷开展无线传感器网络的研究，很大程度归功于其广阔的应用前景和对社会生活的巨大影响。第8页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN的体系结构的体系结构l传感器网络结构第9页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN的体系结构（续）的体系结构（续）l传感器节点结构第1

5、0页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN的体系结构（续）的体系结构（续）l传感器网络协议栈第11页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN的特征的特征与无线网络的区别传感器网络集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目庞大（上千甚至上万），分布密集，因环境和能量的耗尽，容易出现故障，节点通常固定不动。能量、处理能力、存储能力、通信能力有限。不同于传统无线网络的高服务质量和高效的带宽的利用，节能是其设计的首要考虑因素。第12页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN的特征（续）的特征（续）节点的限制电池能量有限通信能力有限能量消耗和通信距离关系E正比于d(n).2nPs.所以可以

6、通过降低占空比来延长寿命。但是对于极低的占空比来说，节点间同步非常困难，网络工作时，所有节点99.9%处于待机状态，引入仲裁设备就是保持功耗最小化的同时实现稳定的时间同步。工作过程如下：第29页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN的协议（续）的协议（续）lMD协议节点A连续发送RTS信标并等待RTS应答。节点B醒来发送一个查询信标，MD记录A、B之间的时间偏移。收到节点B的查询信标后，MD发送一个响应消息给节点B，告诉B节点A要发消息给它。并告诉它与A之间的时间差。B收到MD的查询响应消息后，调节与A同步，传消息。得到消息被收到的确认后，A和B均返回原来状态。第30页，共35页，编辑于2

7、022年，星期六WSN的协议（续）的协议（续）l路由协议和传统的路由协议相比，无线传感器的路由协议有以下特点：能量优先基于局部拓扑信息以数据为中心应用相关第31页，共35页，编辑于2022年，星期六WSN的协议（续）的协议（续）l路由协议分类能量感知路由协议。基于查询的路由协议。地理位置的路由协议。可靠的路由协议。第32页，共35页，编辑于2022年，星期六关键技术关键技术l网络拓扑控制l网络协议l网络安全l时间同步l定位技术l数据融合l数据管理l无线通信技术l嵌入式操作系统l应用层技术第33页，共35页，编辑于2022年，星期六未来发展机遇展望未来发展机遇展望可能会有人这样想，既然其还处于科研到应用的过渡阶段，那么其所有领域都是未来的发展机会，的确，但是还有些领域值得特别关注：如无线adhoc网络路由算法、开发真正低功耗混合信号的CMOS工艺、开发使用的能量收集系统，各种实用的系统也许是未来无线传感器网络发展中的最大机会。无线传感器网络的发展将是无线行业今后的主要增长点！第34页，共35页，编辑于2022年，星期六 谢谢大家！第35页，共35页，编辑于2022年，星期六