彭力-物联网概论-第3课WSN

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1、1本书内容框架一、绪论（1、10）二、射频识别技术技术（2）三、无线传感器网络技术（6）四、无线单片机技术和传感器技术（4、5）五、无线通信系统和远程通信技术（3、8）六、短距离无线通信技术（7）七、智能信息处理技术（9）八、本课程考试2第三课、WSN技术江南大学物联网工程学院吴治海Email:wuzhihai@jiangnan.edu.cnPhone:18251547729Address:C4232011-9-20本节课主要内容提纲基本概念体系结构主要特征关键技术现状挑战41.基本概念无线传感器网络（w

2、irelesssensornetwork,WSN）是一种集成了传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的新型网络技术。通过节点间的协作对监控区域的环境或检测对象的信息实时感知、采集和处理，并将处理后的信息传送到感兴趣的网络终端用户，从而使之成为Internet从虚拟世界到物理世界的延伸，成为逻辑上的信息世界与真实物理世界的连接桥梁，将信息世界与物理世界融为一体。51.基本概念无线传感器网络就是由部署在检测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，目的是协作地感

3、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。62.体系结构构成WSN的三要素：无线传感器、感知对象、观察者。无线是传感器与观察者之间、传感器与传感器之间的通信方式，能够在传感器与观察者之间建立通信路径。72.体系结构无线传感器网络的结构汇聚节点82.体系结构传感器节点包括：传感单元、数据处理单元、网络通信单元、能源（电池）。（GPS定位装置和移动装置）92.体系结构102.体系结构传感器节点功能：采集、处理、控制和通信，兼顾节点和路由器特点：资源受限（存储、计算、通信、能量）Sink节点功能：连接传感器网络

4、与Internet等外部网络，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。特点：连续供电、功能强、数量少等。112.体系结构无线传感器网络的工作流程借助于节点内置的形式多样的感知模块测量所在环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波等信号，从而探索包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象；节点的处理模块则完成对数据进行简单的处理，再采用微波、无线、红外和光等通信形式，通过多跳中继方式将监测数据传送到汇聚节点，汇聚节点将接收到的数据进行融合及压缩后，最后通过

5、因特网或其他网络通信方式将监测信息传送到管理节点。同样，用户也可以通过管理节点进行命令的发布，通知传感器节点收集制定区域的监测信息。122.体系结构无线传感器网络协议栈的结构132.体系结构物理层：负责数据传输介质的规范，规定工作频率、信号调制、编码等标准，目标是设计低成本、低功耗、小体积的传感器节点；数据链路层：负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制，减小能量消耗；网络层：主要负责路由发现、路由维护和路由选择；传输层：负责数据流的传输控制，数据格式的转换；应用层：包括一系列基于监测任务的应用层软件。142.体系结构能源

6、管理平台：管理传感器节点如何使用能量；移动管理平台：记录和检测传感器节点的移动，维护到汇聚点的路由，使得传感器节点能够跟踪它的邻居；任务管理平台：在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。153.主要特征☆与现有无线网络的区别：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），节点分布更密集，因环境影响和能量耗尽，更容易出现故障。节点通常固定不动。环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化。节点能量、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的目标，节能是其

7、设计的首要目标（最重要区别）。163.主要特征WSN结点数量更为庞大多数节点为静止能量有限拓扑结构被动变化Adhoc几十至上百个节点节点全移动能量可连续提供拓扑结构主动变化173.主要特征☆传感器节点的限制：1.电源能量有限※节点体积微小，决定其携带的化学电池能量有限。※节点个数多、成本低、部署区域环境复杂（人员不能到达），决定更换电池补充能量的策略不现实。※当前工业水平限制，决定用太阳能电池、微光电池、生物能电池、地热电池等可以从自然界中汲取能量转换为电能的电池来代替化学电池，实现能量自补充的策略也不现实。※从传感器网络

8、的特性出发，使用新的分簇算法、路由协议，通过减小节点能量消耗来延长（最大化）网络生命周期是当前研究的一个重点。183.主要特征※传感器节点消耗能量模块：传感器模块（低）；处理器模块（低）；无线通信模块（高：约80%）。—》传输信息要比采集信息、处理信息更消耗电能。※无线通信模块的四种状态：发送：消耗能量