传感器网络的概念

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1、传感器网络的概念、问题与选题报告人：申建芳广东工业大学08级博士2008.10.17传感器网络学习报告1.传感器网络简介2.传感器网络的特点与挑战3.选题（工程or理论？）4.近期工作5.未来打算报告的主要内容1.传感器网络的简介传感器接近感知对象传感器仅产生数据流传感器无计算能力无传感器间通信能力SensorsObject信号分析传统的感知方法有线/无线连接现代感知方法SensingAreaObjectUser端传感器网络覆盖感知对象区域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观测任务使用多跳路由算法向用户报告观测结果SinkInternet或通信卫星Sensornet

2、workUser端感知能力＋计算能力＋通信能力体积小能耗小由六部分组成现代微型传感器SensingUnitProcessingUnitLocationFindingSystemPowerUnitSensorADCprocessorStorageTransceiverMobilizerPowergenerator同网络连接使传感节点与其它节点合作传感器和数模转换最重要的单元在网络中准确的定位为完成特定任务可能需要节点移动组成部分传感器技术＋嵌入式计算技术＋分布式信息处理技术＋无线通信技术传感器节点密集传感器节点静止或移动具有通信路径自组织能力(AdHoc)感知信息通过多跳的方式传输给用户现代传感

3、器网络传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络,其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息,报告给用户传感器网络的定义物理层数据链路层网络层传输层应用程序层任务管理平台移动管理平台电源管理平台协议层次各层协议功能如下●物理层提供简单但健壮的信号调制和无线收发技术。（简单低能耗）●数据链路层负责数据成帧，帧检测和媒体访问以及差错控制。（MAC协议）●网络层主要负责路由生成与路由选择。（面向应用的路由协议、安全路由协议）●传输层负责数据流的传输控制，是保证通信服务质量的重要部分。（令人惊奇的是，目前关于WSN传输层方面的研究非常少）●应用

4、层包括一系列基于检测任务的应用层软件三层功能如下●能量管理平台管理传感器节点如何使用能量，在各个协议层都需要考虑节省能量。●移动管理平台检测并注册传感其节点的移动，维护到汇集节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置。●任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度检测任务。军事应用:作战环境侦查与监控军事侦查、情报获取战场监测与指挥民事应用:环境监测交通管理灾难预防(如森林火灾监测)危险区域监测有灭绝危险或珍贵动物的跟踪监护民用和工程基础设施的安全性监测等等，等等传感器网络是扩大人类感知能力的一场革命传感器网络可以为增加“耳、鼻、眼、舌”等感知能力传感器网络的应用大地监测环境监测Conta

5、minantFlowMonitoringSensorattachedtoeveryvehicle.Capableofdetectingtheirlocation,vehiclesizes,speedsand;roadconditions…Alternateroutes,estimatetriptimes…TrafficControlBiologicalSystems作战环境侦查战场监测与指挥2.传感器网络的特点与挑战通信能力有限节点带宽窄，而且经常变化节点通信覆盖范围只有几十到几百米，而且经常变化挑战之一如何在如此有限通信能力的条件下,高质量地完成感知数据的查询、分析、挖掘与传输？多源、多跳是

6、主要通信方式多个传感器节点向一个目标传送信息一次多源信息传输需要多条由多个传感器节点组成的路径挑战之二如何为多源信息传输选择优化通信路径？节点移动、断接频繁在移动网络中，节点移动频繁节点间通信的断接频繁，导致通信失败.经常受到高山、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,因此传感器可能会长时间脱离网络,离线工作挑战之三通信路径重构成为突出问题？路由算法必须具有自适应性？如何建立网络随机连通性的数据理论，为通信路径重构和自适应路由算法设计奠定坚实理论基础是我们面临的第三个挑战问题？电源能量有限传感器的电源能量极其有限由于电源能量的原因经常失效或废弃电源能量约束是传感器网络应用的障碍

7、现有电源部件不能满足传感器网络的需要传感器传输信息比执行计算更消耗电能传感器传输1位信息需要的电能足以执行3000条计算指令挑战之四如何传感器网络在工作过程中节省能，实现能源均衡，最大化网络生命周期？建立能源复杂性和能源均衡理论是我们面临的第四个挑战性问题！计算能力有限传感器网络中传感器通常都具有嵌入式处理器和存储器，具有计算能力但是，处理器性能、存储器容量和能源都很有限，导致传感器的计算能力十分