无线传感器网络测量应用探究

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1、无线传感器网络测量应用探究摘要：在网络的设计方案规划、方针和优化阶段，无线信道传播模型是无线传感器网路方案设计实现的基础和难点。而且，无线信道传播模型对接点覆盖范围、邻居节点度等重要网络参数有着重要的影响，无线传感网络系统都需要提供基于位置信息的服务，并且定位技术也是通过信号衰落与距离之间的关系来实现测距的。本文根据笔者多年的工作经验，就无线传感器网络的测量应用问题进行了浅要分析。关键字：无线传感网络；测量；信道；网络参数随着传感器、无线通信、集成电路、微机电系统以及纳米等技术和生产工艺的飞速发展和日益成熟，使得低成本、低功耗、多功

2、能的集成微型传感器的大量生产成为可能。无线传感器网络是一种特殊的Ad-hone网络，可应用于布线和电源供给困难的区域以及作业人员不能到迗的区域和一些临时场合等。微型集成传感器在极小的体积内集成了传感器、微处理器、双向无线通信模块和供电模块等多种电路模式。大量的多种廉价微型传感器节点部署在监测区域内，通过利用关于无线电通信的软件形成一个多跳的具有动态拓扑结构的自组织网络系统就是无线传感器网络。1关于无线传感网络的介绍无线传感器的应用环境通常是由廉价的传感器节点组成的，每个节点都具有采集、存储和处理环境信息的能力，并且能和邻居节点通过无

3、线链路保持通信。关于覆盖问题是无线传感器网络配置首先面临的基本问题，由于传感器节点可能任意分布在配置区域的任意性，它反映了一个无线传感器网络在某区域被监测和跟踪的时况。LanF.AkydidizD提出了WSN协议栈的五层模型，分别对应OSI参考模型物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层进行了介绍。如下：1.1物理层物理层：物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体和互连设备，为数据传输提供环境物理层的媒体物理层，其中通信用的互连设备是指DTE和DCE间的互连设备。1.2数据链路层数据链路层主要负责数据流的多路选择、数据帧侦测、媒介访

4、问和差错控制，保证了点到点、点到多点的可靠性链接。媒介访问控制为数据的传输建立了通信链路，并保证了对共享媒介的公平和有效的访问。在无线传感器网络中，介质访问控制协议决定着无线信道的使用方式，在传感器节点之间的分配有限无线通信资源是用来构建传感器网络系统的底层基础结构。1.3网络层网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据包服务。网络层不提供服务质量的承诺，即所传送的分组，可能出错、丢失、重复和失序，当然也不能保证分组传送的时限。1.4传输层传输层是管理从汇聚节点到传感节点的传输过程中WSN不适合设计通用的路由协议：能

5、耗和计算复杂度。WSN是无基础设施的网络，其特点是电池供电、无人看守，并且电池不能补充，想要延长网络寿命就必须降低能耗。1.5应用层在某种程度上可以把传感器网络看作一种由大量微型、廉价、能量有限的多功能传感器节点组成的。由于传感器网络的特殊性，而导致传感器网络对操作系统的需求相对于传统操作系统有较大的差异。2无线传感网络的特点无线传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和任务管理节点这三大部分。目前常见的无线网络传感器具有以下几种特点：（1）具有计算能力、存储空间、能耗和能量供应有限；（2）网络通常具有自组织性网络的布设和展开无需

6、依赖于任何预设的网络设施；（3）网络的多跳路由性在网络中节点通信距离一般有限，通常情况下在百米范围内，节点只能与它相邻的节点直接通信，如果想要与其射频覆盖范之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由连接；（4）网络的动态拓扑性无线传感器网络是一个动态的网络，节点可以随处移动；（5）通常无中心性无线传感器网络中没有严格的控制中心，因此所有节点地位平等；（6）节点稠密布置，协作感知；（7）节点具有数据融合的能力。3无线传感网络测量的应用无线传感器网络可以包含大量的由震动、红外、声音、像和雷达等多种不同类型传感器组成的网络节点，也可以

7、用于监控温度、湿度、压力、噪声、机械应力等不同的量。它在军事、农业及环境、工业、医疗、空间探索、土木工程、跟踪及物流管理等领域有着广阔的应用前景。下面简单的举几个应用的例子：3.1野外的测量应用通过倾角传感器可以监测山体的运动状况，山体往往由多层土壤或岩石组成，不同层次间由于物理构成和侵蚀程度不同，其运动速度也不同。发生这种情况的部署在不同深度的倾角传感器将会返回不同的倾角数据。无线传感器网络技术不仅使每个节点便于安装部署，而且免去了有线接人的繁琐过程，降低了成本，并且基于Xmesh的网络能够长期稳定、可靠地连续工作，保证数据的储存

8、和及时的更新。并且整个系统的工作模式也可以通过网络随时改变，以灵活适应不同的环境状态。3.2室内无线信道的应用由于传统的无线信道模型进行的无线传感器网络的研究和实现必然会因为信道模型的差异而带来仿真结果和可信度的下降，甚至会影响无线传