第4讲传感器网络与物联网ppt课件.pptx

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1、通信新技术讲座第4讲：传感器网络与物联网通信技术与业务的发展趋势网络的融合两化融合（工业化+信息化）三网融合新一代宽带无线移动技术->移动互联网传感器网络->物联网云计算大数据时代……第四讲：传感器网络与物联网第四部分：传感器网络与物联网4.1无线传感器网络4.2物联网4.3物联网的发展趋势4.1无线传感器网络概述无线传感器网络（wirelesssensornetwork,WSN），简称传感网，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、

2、分布式信息处理技术等。无线传感器网络无线传感器网络（wirelesssensornetwork,WSN）就是由部署在检测区域内大量的廉价传感器节点组成，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。构成WSN的三要素：传感器、感知对象、观察者。WSN的优势：成本优势——布线成本是制约系统应用的瓶颈问题工程布线投资和使用成本过高2001年全球工业用传感器的市场份额是110亿美元，而安装和使用成本（主要是布线成本）超过1000亿美元。有线无线硬件成本$1k

3、$1.5安装成本$2k~20k$1k维护成本可忽略$0.5k(更换电池)合计$3k~21k$3k单个节点的成本WSN的网络结构结构入上图所示，传感器网络系统通常包括传感器节点（sensornode），汇聚节点（sinknode），和管理节点。大量传感器节点随机的部署在检测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点检测的数据沿着其它节点逐跳的进行传输，其传输过程可能经过多个节点处理，经过多跳后到达汇聚节点，最后通过互联网和卫星到达管理节点，用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布检测任务以及收集检测数据。传感器节

4、点结构从右图我们可以看到一个典型的传感器节点由传感器模块，无线通信模块和能量供应模块四部分组成。每一个模块的功能如下所示：1)传感器模块：负责监视区域内信息的采集和数据转换。2)处理器模块：负责控制整个传感器节点的操作，存储处理本身采集的数据以及其它节点发来的数据。3)无线通信模块：负责与其它传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据。4)能量供应模块：为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。WSN的关键技术网络的拓扑控制网络协议网络安全时间同步定位技术数据融合……无线传感器网络的特征大规模网络自组织网络动态

5、性网络可靠性网络应用相关网络以数据为中心的网络（1）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WSN的局限与挑战（1）（2）多源、多跳是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WSN的局限与挑战（2）（3）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WSN的局限与挑战（3）（4）电源能量有限

6、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WSN的局限与挑战（4）（5）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有限WSN的局限与挑战（5）彭明盛：智慧的地球智慧地球智慧地球IBMCEO彭明盛:世界不仅正变得更小、更扁平，而且“更智慧”。首先，高科技应用越发普遍

7、；其次，世界将连为一体；最后，所有的事物都变得智能。从互联网到“物联网”(theInternetofthings)时代，世界的智慧化将实现“无所不在的连接”。4.2物联网传感网=物联网？传感器网络：是利用各种传感器（光、电、温度、湿度、压力等）加上中低速的近距离无线通信技术构成一个独立的网络。是由多个具有有线/无线通信与计算能力的低功耗、小体积的微小传感器节点构成的网络系统，它一般提供局域或小范围物与物之间的信息交换。是物联网末端采用的关键技术之一。物联网：是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力或执行能力的各种信息传

8、感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。其中末端网包括各种实现与物互联的技术，例如：传感器网络、RFID、二维码、短距离无线通信技术、移动通信模块等。物联网是继电信网和互联网实现人与