无线传感器网络..ppt

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1、无线传感器网络主要内容WSN概述1国内外研究现状2WSN协议3WSNMAC4OMNET仿真工具451.无线传感器网络概述无线传感器网络通常由大量具有感知、计算及无线通信能力的微小节点组成，其目的是监视环境而非通信。传感器节点部署在要监视的区域中，采集指定的环境参数，并将数据发送到汇聚节点供分析。传感器节点的组成传感器节点一般由传感模块、处理模块、无线通信模块和能量供应模块组成。传感器节点已经可以做得非常小，称为智能尘埃（smartdust）。传感器节点的特点廉价：每个节点的期望价格在一美元左右体积小：火柴盒或硬币般

2、大小重量轻：小于100克能量有限：两节五号电池或纽扣电池供电无线通信能力：能够用无线电、红外线、蓝牙、超声波等通信，带宽低，干扰大计算能力：几百兆赫兹的处理器存储能力：几兆或几百兆的存储空间感知能力：具有一个或几个传感器软件环境：TinyOS是专为传感器节点开发的操作系统传感器网络的特点节点固定或只有较小的活动性数量大，密度高拓扑动态变化节点同构，或只有少量特殊节点；分布式：没有预先指定的中心，所有节点通过分布式算法相互协调；自组织：传感器网络的部署和初始化等不需要外界干预；节点资源受限，特别是能量非常有限；以数据

3、为中心的网络，节点具有数据处理的能力；与应用紧密耦合的网络传感器网络与移动自组网的不同节点规模：移动自组网：节点数量通常在几十或上百传感器网络：节点数目往往高出好几个数量级节点密度：移动自组网：小传感器网络：大（冗余部署的结果）拓扑变化的原因：移动自组网：节点运动传感器网络：节点休眠调度、环境干扰或节点故障引起节点处理能力：移动自组网：较强传感器网络：十分有限传感器网络的应用传感器网络在环境监视方面的优势：通过在物理环境中部署大量廉价的智能传感器节点，可以获得长时间、近距离、高分辨率的环境数据，这是传统监视设备无法

4、得到的。传感器节点的计算和存储能力允许节点执行数据过滤、数据压缩等操作，也可以执行一些应用特定的处理任务。节点之间的通信能力允许节点之间协同完成更复杂的任务，如目标跟踪。通过任务的重新分配可以改变传感器网络的用途。无线传感器网络要解决的问题网络的自组织、自配置（节点定位、时间同步、自动校准、拓扑控制等）通信协议（MAC、路由协议）分布式数据管理（数据采集、存储、查询、获取等）各种应用特定的数据融合处理节省能耗应贯穿到所有的设计中。2.国内外研究现状从目前国内外WSN已有研究成果统计来看，WSN领域各研究点所占的比例

5、如右图所示。对网络协议、能量、定位、可靠性、网络架构以及数据处理的研究是WSN研究的热点问题。国内外研究现状:产品加州大学Berkeley分校Mote系列国内外研究现状主要研究方法?解析(Analytic)根据限定条件和合理假设，描述研究对象和系统，抽象数学分析模型来对问题进行求解。模拟和仿真(Simulation&Emulation)应用网络模拟和仿真软件(自己开发或通用)，建立网络和系统模型，运行模型并计算和分析结果。实验(Testbed)设计所需硬、软件配置，建立测试床等现实网络来进行网络协议、行为和性能的研

6、究。国内外研究现状主要研究方法对比?解析方法的有效性和精确性受假设限制很大。模拟仿真方法可根据需要设计所需网络模型，只需较少的时间和费用就能得到网络在不同条件下的各种特性，灵活，高效，低成本。但目前网络模拟和仿真软件对WSN的模拟和仿真并不能完全真实和有效的反映整个网络的状态。(注：采用解析和模拟仿真相结合的方法是WSN理论研究的主要手段)?实验方法相对成本较高，不如仿真灵活，但能获得丰富有效的网络数据，准确的测试和评估网络的性能，是将理论成果转化为网络标准或产品的必经之路。3.WSN的协议MAC协议在无线传感器网

7、络中，介质访问控制协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构。☆设计MAC协议时考虑：※节省能量※可扩展性※网络效率WSN的协议（续）MAC协议MAC网络能量浪费主要原因：※数据重传，耗费节点更多能量。※节点接受不必要的数据。※节点不需要发送数据时，过度侦听。※信道分配时，控制消息过多。WSN的协议（续）MAC协议节点无线通信模块的状态包括：发送状态、接受状态、侦听状态、睡眠状态。各状态耗能按上述顺序依次减少，因此通常采用”侦听/睡眠”交替使用的无线信道

8、使用策略。WSN的协议（续）MAC协议针对不同的传感器网络应用，提出不同的MAC协议，主要分3类：※时分复用（TDMA）的MAC协议。※随机竞争的MAC协议。※其他MAC协议。如：频分复用或码分复用等协议。WSN的协议（续）MD(MediationDevice)协议TDMA和CSMA的混合SMACS/EAR(selforganizingmediumacces