無線感測器網路跨層設計

㈠ 王珺的介紹

王珺，女，碩士研究生學歷，南京郵電大學副教授，碩士生導師。於1998年和2001年以優異輪空成績畢業於解放軍理工大學通信工程學院，分別獲得學士與碩士學位，畢業後即投身於我軍指揮自動化的科技創新工作，取得了豐信粗碩成果，獲軍隊科技進步二等獎一次，三等獎兩次。2004年，王珺調入南京郵電大學通信與信息工程學院工作，並在職攻讀南京大學軟體新技術國家重點實驗室的博士學位，擔任網路工程系副主任，在教學方面獲得青年教師授課競賽2等獎以及獲得南京郵電大學青年教師優秀教學獎。王珺老師近幾年參與和完成了數十項國家和省級基礎理論研究項目，發表了多篇SCI 和 EI檢索的高質量研究論文。已主持完成南京郵電大學「青藍計劃」研究項目「無線感測器網路自適應跨層優化設計與QoS保障技術的研究」，並作為主要成員參與了國家自然科學基金項目「基於跨層跨系統合作的異構網路融合關鍵技術研究」、 新一代寬頻無線移動通信網國家科技重大專項「泛在網路下多終端協同的網路控制平台及關鍵技術」以及新一代寬頻無線移動通信網國家科技重大專項「物聯網總體架構及關鍵技術研究」等項目的研滑桐鎮究工作。

㈡ 無線感測器網路的特點及關鍵技術

無線感測器網路的特點及關鍵技術

無線感測器網路被普遍認為是二十一世紀最重要的技術之一，是目前計算機網路、無線通信和微電子技術等領域的研究熱點。下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路的特點及關鍵技術，歡迎參考閱讀！

一、無線感測器網路的特點

與其他類型的無線網路相比，感測器網路有著鮮明的特徵。其主要特點可以歸納如下：

（一）感測器節點能量有限。當前感測器通常由內置的電池提供能量，由於體積受限，因而其攜帶的能量非常有限。如何使感測器節點有限的能量得到高效的利用，延長網路生存周期，這是感測器網路面臨的首要挑戰。

（二）通信能力有限。無線通信消耗的能量與通信距離的關系為E=kdn。其中，參數n的取值為2≤n≤4，n的取值與許多因素有關。但是不管n具體的取值，n的取值范圍一旦確定，就表明，無線通信的能耗是隨著距離的增加而更加急劇地增加的。因此，在滿足網路連通性的要求下，應盡量採用多跳通信，減少單跳通信的距離。通常，感測器節點的通信范圍在100m內。

（三）計算、存儲和有限。一方面為了滿足部署的要求，感測器節點往往體積小；另一方面出於成本控制的目的`，節點的價格低廉。這些因素限制了節點的硬體資源，從而影響到它的計算、存儲和通信能力。

（四）節點數量多，密度高，覆蓋面積廣。為了能夠全面准確的監測目標，往往會將成千上萬的感測器節點部署在地理面積很大的區域內，而且節點密度會比較大，甚至在一些小范圍內採用密集部署的方式。這樣的部署方式，可以讓網路獲得全面的數據，提高信息的可靠性和准確性。

（五）自組織。感測器網路部署的區域往往沒有基礎設施，需要依靠感測器節點協同工作，以自組織的方式進行網路的配置和管理。

（六）拓撲結構動態變化。感測器網路的拓撲結構通常是動態變化的，例如部分節點故障或電量耗盡退出網路，有新的節點被部署並加入網路，為節約能量節點在工作和休眠狀態間進行切換，周圍環境的改變造成了無線通信鏈路的變化，以及感測器節點的移動等都會導致感測器網路拓撲結構發生變化。

（七）感知數據量巨大。感測器網路節點部署范圍大、數量多，且網路中的每個感測器通常都產生較大的流式數據並具有實時性，因此網路中往往存在數量巨大的實時數據流。受感測器節點計算、存儲和帶寬等資源的限制，需要有效的分布式數據流管理、查詢、分析和挖掘方法來對這些數據流進行處理。

（八）以數據為中心。對於感測器網路的用戶而言，他們感興趣的是獲取關於特定監測目標的真實可靠的數據。在使用感測器網路時，用戶直接使用其關注的事件作為任務提交給網路，而不是去訪問具有某個或某些地址標識的節點。感測器網路中的查詢、感知、傳輸都是以數據為中心展開的。

（九）感測器節點容易失效。由於感測器網路應用環境的特殊性以及能量等資源受限的原因，感測器節點失效（如電池能量耗盡等）的概率遠大於傳統無線網路節點。因此，需要研究如何提高數據的生存能力、增強網路的健壯性和容錯性以保證部分感測器節點的損壞不會影響到全局任務的完成。此外，對於部署在事故和自然災害易發區域的無線感測器網路，還需要進一步研究當事故和災害導致大部分感測器節點失效時如何最大限度地將網路中的數據保存下來，以提供給災害救援和事故原因分析等使用。

二、關鍵技術

無線感測器網路作為當今信息領域的研究熱點，設計多學科交叉的研究領域，有非常多的關鍵技術有待研究和發現，下面列舉若干。

（一）網路拓撲控制。通過拓撲控制自動生成良好的拓撲結構，能夠提高路由協議和MAC協議的效率，可為數據融合、時間同步和目標定位等多方面奠定基礎，有利於節省能量，延長網路生存周期。所以拓撲控制是無線感測器網路研究的核心技術之一。目前，拓撲控制主要研究的問題是在滿足網路連通度的前提下，通過功率控制或骨幹網節點的選擇，剔除節點之間不必要的通信鏈路，生成一個高效的數據轉發網路拓撲結構。

（二）介質訪問控制（MAC）協議。在無線感測器網路中，MAC協議決定無線信道的使用方式，在感測器節點之間分配有限的無線通信資源，用來構建感測器網路系統的底層基礎結構。MAC協議處於感測器網路協議的底層部分，對感測器網路的性能有較大影響，是保證無線感測器網路高效通信的關鍵網路協議之一。感測器網路的強大功能是由眾多節點協作實現的。多點通信在局部范圍需要MAC協議協調其間的無線信道分配，在整個網路范圍內需要路由協議選擇通信路徑。

在設計MAC協議時，需要著重考慮以下幾個方面：

（1）節省能量。感測器網路的節點一般是以干電池、紐扣電池等提供能量，能量有限。

（2）可擴展性。無線感測器網路的拓撲結構具有動態性。所以MAC協議也應具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。

（3）網路效率。網路效率包括網路的公平性、實時性、網路吞吐量以及帶寬利用率等。

（三）路由協議。感測器網路路由協議的主要任務是在感測器節點和Sink節點之間建立路由以可靠地傳遞數據。由於感測器網路與具體應用之間存在較高的相關性，要設計一種通用的、能滿足各種應用需求的路由協議是困難的，因而人們研究並提出了許多路由方案。

（四）定位技術。位置信息是感測器節點採集數據中不可或缺的一部分，沒有位置信息的監測消息可能毫無意義。節點定位是確定感測器的每個節點的相對位置或絕對位置。節點定位分為集中定位方式和分布定位方式。定位機制也必須要滿足自組織性，魯棒性，能量高效和分布式計算等要求。

（五）數據融合。感測器網路為了有效的節省能量，可以在感測器節點收集數據的過程中，利用本地計算和存儲能力將數據進行融合，取出冗餘信息，從而達到節省能量的目的。

（六）安全技術。安全問題是無線感測器網路的重要問題。由於採用的是無線傳輸信道，網路存在偷聽、惡意路由、消息篡改等安全問題。同時，網路的有限能量和有限處理、存儲能力兩個特點使安全問題的解決更加復雜化了。

㈢ 設計無線感測器網路的節點部署方案時必須考慮哪些問題

設計無線感測器網路節點需要遵循以下幾個主要的原則。
（1）微型化與低成本
由於無線感測器網路節點數量大，只有實現節點的微型化與低成本才有可能大規模部署與應用。因此節點的微型化與低成本一直是研究人員追求的主要目標之一。對於目標跟蹤與位置服務一類的應用來說，部署的無線感測器節點越密，定位精度就越高。對於醫療監控類的應用來說，微型節點容易被穿戴。實現節點的微型化與低成本需要考慮硬體與軟體兩個方面的因素，而關鍵是研製專用的片上系統（System on Chip，SoC）晶元。對於傳統的個人計算機，內存2GB、硬碟100GB已經是常見的配置，而一個典型的無線感測器節點的內存只有4kB、程序存儲空間只有10kB。正是因為感測器節點硬體配置的限制，所以節點的操作系統、應用軟體結構的設計與軟體編程都必須注意節約計算資源，不能夠超出節點硬體可能支持的范圍。
（2）低功耗
感測器節點在使用過程中受到電池能量的限制。在實際應用中，通常要求感測器節點數量很多，但是每個節點的體積很小，攜帶的電池能量十分有限。同時，由於無線感測器網路的節點數量多、成本低廉、部署區域的環境復雜，有些區域甚至人員不能到達，因此感測器節點通過更換電池來補充能源是不現實的。如何高效使用有限的電池能量，來最大化網路生命周期是無線感測器網路面臨的最大的挑戰。
感測器節點消耗能量的模塊包括：感測器模塊、處理器模塊和無線通信模塊。隨著集成電路工藝的進步，處理器和感測器模塊的功耗變得很低。圖2-43給出了感測器節點各部分能量消耗情況。從圖中可以看出，感測器節點能量的絕大部分消耗在無線通信模塊。感測器節點發送信息消耗的電能比計算更大，傳輸1bit信號到相距100m的其他節點需要的能量相當於執行3000條計算指令消耗的能量。
圖2-43感測器節點各部分能量消耗情況無線通信模塊存在四種狀態：發送、接收、空閑和休眠。無線通信模塊在空閑狀態一直監聽無線信道的使用情況，檢查是否有數據發送給自己，而在休眠狀態則關閉通信模塊。從圖中可以看到，無線通信模塊在發送狀態的能量消耗最大；在空閑狀態和接收狀態的能量消耗接近，但略少於發送狀態的能量消耗；在休眠狀態的能量消耗最少。為讓網路通信更有效率，必須減少不必要的轉發和接收，不需要通信時盡快進入休眠狀態，這是設計無線感測器網路協議時需要重點考慮的問題。
（3）靈活性與可擴展性
無線感測器網路節點的靈活性與可擴展性表現在適應不同的應用系統，或部署在不同的應用場景中。例如，感測器節點可以用於森林防火的無線感測器網路中，也可以用於天然氣管道安全監控的無線感測器網路中；可以用於沙漠乾旱環境下天然氣管道安全監控，也可以用於沼澤地潮濕環境的安全監控；可以適應單一聲音感測器精確位置測量的應用，也可以適應溫度、濕度與聲音等多種感測器的應用；節點可以按照不同的應用需求，將不同的功能模塊自由配置到系統中，而不需重新設計新的感測器節點；節點的硬體設計必須考慮提供的外部介面，可以方便地在現有的節點上直接接入新的感測器。軟體設計必須考慮到可裁剪，可以方便地擴充功能，可以通過網路自動更新應用軟體。
（4）魯棒性
普通的計算機或PDA、智能手機可以通過經常性的人機交互來保證系統的正常運行。而無線感測器節點與傳統信息設備最大的區別是無人值守，一旦大量無線感測器節點被飛機拋灑或人工安置後，就需要獨立運行。即使是用於醫療健康的可穿戴節點，也需要獨立工作，使用者無法與其交互。對於普通的計算機，如果出現故障，人們可以通過重啟來恢復系統的工作狀態。而在無線感測器網路的設計中，如果一個節點崩潰，那麼剩餘的節點將按照自組網的思路，重新組成具有新拓撲的自組網。當剩餘的節點不能夠組成新的網路時，這個無線感測器網路就失效了。因此感測器節點的魯棒性是實現無線感測器網路長時間工作重要的保證。更多http://www.big-bit.com/news/list-75.html

㈣ 無線感測器網路原理及方法 什麼是分層設計，什麼是跨層設計

絕對給力嘚，原創！

㈤ 通信工程畢業論文有哪些題目

通信工程可以寫4g網路通信、無線區域網、wifi等等熱門題目的。開始也不懂，還是學長給的文方網，寫的《網路通信中的視頻編碼與傳輸技術研究》，非常靠譜的說

無線感測器網路多信道通信技術的研究
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基於WiFi的LED照明控制系統的研究與實現
基於STM32的嵌入式網路控制器設計
GPS/GPRS車輛定位網路系統及故障在線檢測技術研究
基於C/S模式多平台網路通信系統研究
基於Internet的分布互動式通信系統模擬平台的研究——網路通信部分
分布式檢測系統的網路通信研究
星間/星內無線通信技術研究
網路通信的信息隱藏技術研究
低壓電力線網路通信技術研究

㈥ 侯華的教育科研

研究方向移動通信；無線通信；認知無線電技術；主講課程電磁場與電磁波、無線通信系統、無線網路技術、射頻微波電路設計主要教科研成果1. 2003年-2006年，參加國家863重大項目「Beyond 3G蜂窩移動通信無線網路試驗系統研究開發」子課題「FDD方式下高層協議和編解碼設計與實現」，項目編號：2003AA12331003，排名第5，已通過鑒定驗收。2006年11月結題驗收。2. 2005年-2006年，中國科學技術大學與上海華為技術有限公司的合作項目「無線新技術研究和驗證」，項目編號：YBWL2005029，排名第8，已經通過鑒定驗收。項目經費65萬元。3. 2008年-2010年，邯鄲市科學技術項目「無線感測器網路（WSN）定位技術及其在礦井人員定位中的應用研究」，，排名第4，已經通過鑒定驗收。4. 2008年-2010，邯鄲市科學技術項目「智能節水水表系統研究」，排名第6，已經通過鑒定驗收。5. 2009年-2012年，邯鄲市科學技術項目「蜂窩系統中控制參數自適應調整的跨層優化技術研究」，排名第1，在研。6. 2009年-2012年，邯鄲市科學技術項目「正三角形小區中的自適應子載波分配技術研究」，排名第2，在研。7. 2009年-至今，邯鄲市科學技術項目「動態目標跟蹤技術及其應用研究」，排名第2，在研。8. 2009-2010年，邯鄲市科學技術項目「基於現場匯流排技術的高壓靜電除塵控制系統研究」，排名第3，在研。9. 2009-2012年，邯鄲市科學技術項目「無線視頻監控系統的研製」，排名第4，在研。10. 2009年-至今，河北工程大學項目，河北省自然科學基金預研基金項目 「蜂窩系統中基於認知無線電技術的跨層優化演算法」，主持，在研。11. 2009年-2011年，河北工程大學項目，校青年學術骨幹項目「能量有效的無線感測器網路跨層優化技術研究」，主持，在研12. 2011年-2013年，河北省自然科學基金項目「基於物理損傷約束的高速動態光網路路由波長分配演算法研究」，排名第3。13. 2012年-2014年，河北省教育廳科學技術研究重點項目「能量有效的無線感測器網路跨層優化技術研究」，排名第1。項目經費5萬元。14. 2012年-2014年，河北省自然科學基金項目「蜂窩系統中基於認知無線電技術的跨層建模及優化策略研究」，排名第1。項目經費3萬元。發表的代表性論文侯華，周武暘. 跨層自適應無線資源分配方案[J]. 中國科學技術大學學報，2006, 36(11):1221-1226.（核心期刊）侯華，周武暘，朱近康. 基於跨層公平性准則的自適應無線資源分配方法[J].電子與信息學報，2008, 30(3): 638-642.（EI檢索）侯華，周武暘，朱近康. 雙參數跨層自適應資源分配演算法研究[J]. 電子與信息學報，2008，30(11): 2565-2569（EI檢索侯華、胡威、孫佩、李增軍、康淑嫻，E8台衛星通信新聞直播車的設計，科技情報開發與經濟，2011,21（9）：153-154侯華, 李亘煊, 劉燕. 多用戶正交頻分復用加權比例公平調度[J].計算機應用, 2011,31(10): 2644-2649.（核心期刊）侯華, 李亘煊. 加權比例公平群智能跨層資源分配演算法[J].計算機應用研究,2012, 29（3）:1038-1043. （核心期刊）

㈦ 無線感測器網路體系結構包括哪些部分，各部分的

結構
感測器網路系統通常包括感測器節點EndDevice、匯聚節點Router和管理節點Coordinator。
大量感測器節點隨機部署在監測區域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網路。感測器節點監測的數據沿著其他感測器節點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理，經過多跳後路由到匯聚節點，最後通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對感測器網路進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。

感測器節點
處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱，通過小容量電池供電。從網路功能上看，每個感測器節點除了進行本地信息收集和數據處理外，還要對其他節點轉發來的數據進行存儲、管理和融合，並與其他節點協作完成一些特定任務。

匯聚節點
匯聚節點的處理能力、存儲能力和通信能力相對較強，它是連接感測器網路與Internet 等外部網路的網關，實現兩種協議間的轉換，同時向感測器節點發布來自管理節點的監測任務，並把WSN收集到的數據轉發到外部網路上。匯聚節點既可以是一個具有增強功能的感測器節點，有足夠的能量供給和更多的、Flash和SRAM中的所有信息傳輸到計算機中，通過匯編軟體，可很方便地把獲取的信息轉換成匯編文件格式，從而分析出感測節點所存儲的程序代碼、路由協議及密鑰等機密信息，同時還可以修改程序代碼，並載入到感測節點中。

管理節點
管理節點用於動態地管理整個無線感測器網路。感測器網路的所有者通過管理節點訪問無線感測器網路的資源。
無線感測器測距
在無線感測器網路中，常用的測量節點間距離的方法主要有TOA（Time of Arrival），TDOA（Time Difference of Arrival）、超聲波、RSSI（Received Sig nalStrength Indicator）和TOF（Time of Light）等。

㈧ 無線感測器網路 畢業設計求助

你是研究生啊? 這個是研究生的項目啊,導師是有完整的一套設備才讓做的,本科生畢業論文的話,應該有理論有演算法+協議就行了吧 當然沒有實體想優秀是不大容易了.
反正我本科畢業論文基本混混就過了,就是論文+個編程 MATLAB妨真 當然我學校一般
就是感覺本科生做這個還蠻難

㈨ 在設計感測器網路的物理層時，需要著重考慮哪些問題

1.傳輸介質
2.物理返旁層前世彎幀結構
3.需要考慮編碼調制技術、通信速慧悶率和通信頻段等問題

㈩ 試著設計一個用於煤礦工人井下定位的礦井地下無線感測器網路系統結構方案，並闡述設計的基本思路。

礦井環境監測中通常需要對礦井風速、礦塵、一氧化碳、溫度、濕度、氧氣、硫化氫和二氧化碳等參數進行檢測。現有的監控檢測系統需要在礦井內設通信線路，傳遞監測信息。生產過程中礦井結構在不停變化，加之有些坑道空間狹小，對通信線路的延伸和維護提出了很高的要求。一旦通信鏈路發生故障，整個監測系統就可能癱瘓。為解決上述問題，本文提出使用無線感測器網路來進行礦井環境的監測監控。使用無線感測器網路進行環境監控有三個顯著的優勢：(1)感測器節點體積小且整個網路只需要部署一次，因此部署感測器網路對監控環境的人為影響很小；(2)感測器網路節點數量大，分布密度高，每個節點可以檢測到局部環境詳細信息並匯總到基站，因此感測器網路具有採集數據全面，精度高的特點；(3)無線感測器節點本身具有一定的計算能力和存儲能力，可以根據物理環境的變化進行較為復雜的監控。感測器節點還具有無線通信的能力，可以在節點間進行協同監控[1]。節點的計算能力和無線通信能力使得感測器網路能夠重新編程和重新部署，對環境變化、感測器網路自身變化以及網路控制指令做出及時反應。即使礦井結構遭到破壞，仍能自動恢復組網，傳遞信息，為礦難救助等提供重要信息。無線感測器網路自身的這些特點特別適用於礦井環境監測。