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无线传感网络根据需要

发布时间:2022-08-21 14:50:15

❶ 无线传感器网络MAC协议有哪些基本分类

没有统一的MAC协议分类方式,但是大体依据标准分为三种,如根据网络拓扑结构方式(分布式和集中式控制);使用单一或多信道方式;采用固定分配信道还是随机访问信道方式。
已有的参考文献也将无线传感器网络MAC协议分为三类:确定性分配、竞争占用和随机访问。前两者不是传感器网络的理想选择。因为TDMA固定时隙的发送模式功耗过大,为了节省功耗,空闲状态应关闭发射机。竞争占用方案需要实时监测信道状态也不是一种合理的选择。随机介质访问模式比较适合于无线传感网络的节能要求。
下面介绍根据信道分配使用方式,将无线传感器网络MAC协议分为基于无线信道随机竞争方式和时分复用方式及基于时分和频分复用等其他混合方式三种。
1) 无线信道随机竞争接入方式(CSMA)

节点需要发送数据时采用随机方式使用无线信道,典型的如采用载波监听多路访问(CSMA)的MAC协议,需要注意隐藏终端和暴露终端问题,尽量减少节点间的干扰。

2) 无线信道时分复用无竞争接入方式(TDMA)

采用时分复用(TDMA)方式给每个节点分配了一个固定的无线信道使用时段,可以有效避免节点间的干扰。

3) 无线信道时分/频分/码分等混合复用接入方式(TDMA/FDMA/CDMA)

通过混合采用时分和频分或码分等复用方式,实现节点间的无冲突信道分配策略。

❷ 设计无线传感器网络的节点部署方案时必须考虑哪些问题

设计无线传感器网络节点需要遵循以下几个主要的原则。
(1)微型化与低成本
由于无线传感器网络节点数量大,只有实现节点的微型化与低成本才有可能大规模部署与应用。因此节点的微型化与低成本一直是研究人员追求的主要目标之一。对于目标跟踪与位置服务一类的应用来说,部署的无线传感器节点越密,定位精度就越高。对于医疗监控类的应用来说,微型节点容易被穿戴。实现节点的微型化与低成本需要考虑硬件与软件两个方面的因素,而关键是研制专用的片上系统(System on Chip,SoC)芯片。对于传统的个人计算机,内存2GB、硬盘100GB已经是常见的配置,而一个典型的无线传感器节点的内存只有4kB、程序存储空间只有10kB。正是因为传感器节点硬件配置的限制,所以节点的操作系统、应用软件结构的设计与软件编程都必须注意节约计算资源,不能够超出节点硬件可能支持的范围。
(2)低功耗
传感器节点在使用过程中受到电池能量的限制。在实际应用中,通常要求传感器节点数量很多,但是每个节点的体积很小,携带的电池能量十分有限。同时,由于无线传感器网络的节点数量多、成本低廉、部署区域的环境复杂,有些区域甚至人员不能到达,因此传感器节点通过更换电池来补充能源是不现实的。如何高效使用有限的电池能量,来最大化网络生命周期是无线传感器网络面临的最大的挑战。
传感器节点消耗能量的模块包括:传感器模块、处理器模块和无线通信模块。随着集成电路工艺的进步,处理器和传感器模块的功耗变得很低。图2-43给出了传感器节点各部分能量消耗情况。从图中可以看出,传感器节点能量的绝大部分消耗在无线通信模块。传感器节点发送信息消耗的电能比计算更大,传输1bit信号到相距100m的其他节点需要的能量相当于执行3000条计算指令消耗的能量。
图2-43传感器节点各部分能量消耗情况无线通信模块存在四种状态:发送、接收、空闲和休眠。无线通信模块在空闲状态一直监听无线信道的使用情况,检查是否有数据发送给自己,而在休眠状态则关闭通信模块。从图中可以看到,无线通信模块在发送状态的能量消耗最大;在空闲状态和接收状态的能量消耗接近,但略少于发送状态的能量消耗;在休眠状态的能量消耗最少。为让网络通信更有效率,必须减少不必要的转发和接收,不需要通信时尽快进入休眠状态,这是设计无线传感器网络协议时需要重点考虑的问题。
(3)灵活性与可扩展性
无线传感器网络节点的灵活性与可扩展性表现在适应不同的应用系统,或部署在不同的应用场景中。例如,传感器节点可以用于森林防火的无线传感器网络中,也可以用于天然气管道安全监控的无线传感器网络中;可以用于沙漠干旱环境下天然气管道安全监控,也可以用于沼泽地潮湿环境的安全监控;可以适应单一声音传感器精确位置测量的应用,也可以适应温度、湿度与声音等多种传感器的应用;节点可以按照不同的应用需求,将不同的功能模块自由配置到系统中,而不需重新设计新的传感器节点;节点的硬件设计必须考虑提供的外部接口,可以方便地在现有的节点上直接接入新的传感器。软件设计必须考虑到可裁剪,可以方便地扩充功能,可以通过网络自动更新应用软件。
(4)鲁棒性
普通的计算机或PDA、智能手机可以通过经常性的人机交互来保证系统的正常运行。而无线传感器节点与传统信息设备最大的区别是无人值守,一旦大量无线传感器节点被飞机抛洒或人工安置后,就需要独立运行。即使是用于医疗健康的可穿戴节点,也需要独立工作,使用者无法与其交互。对于普通的计算机,如果出现故障,人们可以通过重启来恢复系统的工作状态。而在无线传感器网络的设计中,如果一个节点崩溃,那么剩余的节点将按照自组网的思路,重新组成具有新拓扑的自组网。当剩余的节点不能够组成新的网络时,这个无线传感器网络就失效了。因此传感器节点的鲁棒性是实现无线传感器网络长时间工作重要的保证。更多http://www.big-bit.com/news/list-75.html

❸ 有谁知道无线传感器工作原理是什么

无线传感器的组成模块封装在一个外壳内,在工作时它将由电池或振动发电机提供电源,构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关,直接送入计算机,进行分析处理。如果需要,无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大,滤波等调理电路后,送到模数转换器,转变为数字信号,送到主处理器进行数字信号处理,计算出传感器的有效值,位移值等。 qianke知天下

❹ 什么是无线传感技术

早在上世纪70年代,就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感网络雏形,我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步,传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过与传感控制的相联,组成了有信息综合和处理能力的传感器网络,这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始,现场总线技术开始应用于传感器网络,人们用其组建智能化传感器网络,大量多功能传感器被运用,并使用无线技术连接,无线传感器网络逐渐形成。

无线传感器网络是新一代的传感器网络,具有非常上世纪70年代,其发展和应用,将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。

无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据颁布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。

❺ 什么是无线传感器网络

无线传感器的无线传输功能,常见的无线传输网络有RFID、ZigBee、红外、蓝牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB-IoT。
与传统有线网络相比,无线传感器网络技术具有很明显的优势特点,主要的要求有: 低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。

❻ 无线传感器网络为什么需要定位技术

无线传感网络可以部署在室内的环境,在室内环境中,GPS是无法进行定位的,而且GPS做定位成本不低啊。如果能做到室内使用WSN进行定位,那可以进行更多的应用。举个例子,森林火灾报警,里面部署了上百个节点,如果用静态地址来设置,部署会很麻烦,但如果有定位算法,火灾发生后,节点进行报警,那管理员就在通过节点确认火灾现场,定位精度不需要高,在50~100米的误差内就可以接受了。

❼ 无线传感器网络体系结构包括哪些部分,各部分的

结构
传感器网络系统通常包括传感器节点EndDevice、汇聚节点Router和管理节点Coordinator。
大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。

传感器节点
处理能力、存储能力和通信能力相对较弱,通过小容量电池供电。从网络功能上看,每个传感器节点除了进行本地信息收集和数据处理外,还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合,并与其他节点协作完成一些特定任务。

汇聚节点
汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强,它是连接传感器网络与Internet 等外部网络的网关,实现两种协议间的转换,同时向传感器节点发布来自管理节点的监测任务,并把WSN收集到的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点,有足够的能量供给和更多的、Flash和SRAM中的所有信息传输到计算机中,通过汇编软件,可很方便地把获取的信息转换成汇编文件格式,从而分析出传感节点所存储的程序代码、路由协议及密钥等机密信息,同时还可以修改程序代码,并加载到传感节点中。

管理节点
管理节点用于动态地管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。
无线传感器测距
在无线传感器网络中,常用的测量节点间距离的方法主要有TOA(Time of Arrival),TDOA(Time Difference of Arrival)、超声波、RSSI(Received Sig nalStrength Indicator)和TOF(Time of Light)等。

❽ 无线传感网络求助

全新物联网安防系统
本系统通过物联网及传感网络的深入运用,实现了特定区域的安全防范以及智能控制等功能,结合人机对话以及逻辑判断技术使得系统更加灵活具有前瞻性。
系统采取独立设计,根据用户需求对系统的各项配置进行有针对性的组合,在满足用户需求的前提下,可有效避免系统的同一性(即任何2套系统之间都有较大区别),保证了系统的唯一性,并且预留用户自我修改界面,可方便用户自行对系统的各种状态进行修改。
功能说明:
安全防范部分
安防部分分为三部分1.外围周界检测及防御 2.过渡区检测及防御 3.核心区域检测及紧急防御。
1.外围周界检测及防御
此部分主要对周界进行智能分析检测,可对外围徘徊进行语音警告,并对翻越人员进行有效防御,采取智能检测可有效避免误检和漏检,通过软件智能分析可有效区分人员动物或干扰。
2.过渡区检测及防御
过渡区位于外围防御区与核心区域之间,对于住宅用户既院落部分,系统对于此部分采取跟踪定位,当外围区域被侵入后迅速定位侵入人员并启动防御措施对其进行防御,同时可结合视频设备对其进行抓拍,防御手段可根据用户要求进行有针对性的定制。
3.核心区域防御
此区域为住宅的居住部分,包括门窗的检测防御,以及会客区的紧急防御等功能,同时对房屋的主要出入口采取缓冲措施,即对出入口区域设定缓冲区,当缓冲区内存在多人的情况下系统需要多人全部身份验证后才可允许进入,可有效避免跟随以及人员内外结合进入的可能性。
紧急防御功能,此功能只在有访客到来以及核心区域被侵入的情况下才可启动,在特殊情况下保护用户的安全,同时避免了无侵入情况下的误触发的可能性。以上三个部分相互协同相互感知,彼此相互联动,大大的加强了系统的稳定性及安全性。
并且系统还具备完善的燃气泄露及消防报警功能系统在有燃气设备的区域设置了燃气检测及处理功能,当系统发现某一区域燃气浓度超标时,将第一时间通知用户不要进入,同时系统自动根据现场条件进行处理,例如关闭燃气总阀,打开通风设备以及切断相应区域电源等一系列措施,确保用户人身安全,当系统检测已无危险时会自动解除相应状态同时通知用户危险已经解除,火灾等突发情况处理同样。
同时我们充分考虑到各种不确定因素,为系统设置了备用电源系统确保住宅供电失常情况下,系统可保持一定时间的正常使用,通讯畅通无阻,避免有不法分子企图通过切断电源来入侵系统。

智能家居部分
传统智能家居无法摆脱大量的遥控器以及面板式的操作,而本系统无需任何额外的操作即可享受系统带来的高度智能化得家居享受。
1.灯光控制
在房屋各个功能区采取出入口控制以及区域定位技术,将采集数据反馈到处理单元,对数据统一分析处理并发送至控制单元,通过控制输出对各个功能区灯光进行调节控制,模式改变等。同时设置本地控制开关与系统并联使用,通过简单的操作可以进行灯光场景的设置,方便用户根据不同的使用要求进行不同的选择。
在客厅部分,系统通过出入口计数来判断区域人员数量,同时结合室内光线强度自动开启灯具,并调节光亮度以达到舒适的光线,系统根据门禁系统反馈信号,调用访客数据对客厅区域灯光模式进行选择,可由用户自行定制不同的会客以及休息等模式下,灯光开启方式数量强弱等。
在餐厅区域,系统根据处理单元自带系统时钟,以及光线条件以及人员移动,来自动调节控制灯光模式数量等,同样用户可根据个人喜好轻松DIY各种控制模式,彰显个人品味。
在主卧室设置光线感应器,可根据室内的光线来调节照明灯的亮度,以寻求最舒适的感受,同时结合人员定位当无人时自动延时关闭灯光,当用户起夜时系统将自动为其开启床头灯,同时根据其移动轨迹开启相应区域灯,避免影响他人休息。
同时灯光系统可与安防系统联动,当家中无人时如有不法分子妄想偷窃财务,系统将自动开启个别区域的灯光吓止其企图。
对于室外、装饰、泛光等照明方式的控制,将根据用户需求进行设计同时预留多种方案供用户自行切换。本系统还可以提供其它各种智能控制功能,尤其是该系统灵活方便,可根据用户的不同要求随时方便的更改,而不必对现场线路进行任何改动
2.门窗控制系统
本系统具有完善的门窗及窗帘控制功能,对于门的控制系统根据门禁系统反馈信号,通过控制输出单元直接控制电控锁的开关。窗及窗帘的控制系统采取多种控制方式,例如卧室窗的控制,系统可根据室内空气成分以及外部天气自动开窗通风,也可根据人员位置开关,还可以根据传感信号用户自选开关。卧室窗帘控制我们采取人性化控制,系统检测用户是否起床,外部光线条件,以及卧室区域是否有人等进行分析判断决定其开启或关闭,同时保留手动开关定时开关等功能供用户自由搭配选择使用。
3.居家电器控制
居家电器控制部分,系统实现了无操作自动服务,即所有电器设备只要与系统相连即可根据用户预先设定的工作模式,系统根据人员移动自动开启,以热水器为例,当用户设定好其工作模式后(水温,水量等),当用户回家或到预定时间后将自动运行至所需条件,同时也可远程设定各种参数,当用户使用时一切都已准备就绪,所有电器设备的控制我们根据用户喜好进行设计,同时预留多种模式搭配供用户自行切换使用

人机界面部分
人机界面系统是本系统实现,用户与系统沟通的窗口。我们在设计时充分征求用户意见及喜好,为其量身定做适合其个人品味的人机窗口,方便用户在系统使用过程中随时根据自己的喜好及需求对系统进行修改,轻松便捷轻松点击鼠标即可完成各种功能的搭配。

❾ 无线传感网络的问题

涉及的内容是挺多的,
1.硬件方面的(目前处除了军用,或其他一些特定应用外,我们国家很多传感器芯片用的还都是国外的,没有过硬的技术啊)。
2.无线传感器网络协议研究。根据传感器网络自身的特点,结合应用,量身打造更合适的通信协议。
3.软件方面的。目前有系统级别的Tiny OS,编程语言nesC,针对特定应用编写轻量级程序。
4.无线传感器数据管理层面。可以研究网络数据流挖掘之类的。

哪个最有前景?1最有发展空间,但难度大。3是基础,最容易上手,想有突破很难。2和4,自己想吧。

以上都是个人粗浅见解,做个参考。

❿ 无线传感器网络安全目标是要解决网络的哪些问题

无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN),并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革,无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

信息安全
很显然,现有的传感节点具有很大的安全漏洞,攻击者通过此漏洞,可方便地获取传感节点中的机密信息、修改传感节点中的程序代码,如使得传感节点具有多个身份ID,从而以多个身份在传感器网络中进行通信,另外,攻击还可以通过获取存储在传感节点中的密钥、代码等信息进行,从而伪造或伪装成合法节点加入到传感网络中。一旦控制了传感器网络中的一部分节点后,攻击者就可以发动很多种攻击,如监听传感器网络中传输的信息,向传感器网络中发布假的路由信息或传送假的传感信息、进行拒绝服务攻击等。
对策:由于传感节点容易被物理操纵是传感器网络不可回避的安全问题,必须通过其它的技术方案来提高传感器网络的安全性能。如在通信前进行节点与节点的身份认证;设计新的密钥协商方案,使得即使有一小部分节点被操纵后,攻击者也不能或很难从获取的节点信息推导出其它节点的密钥信息等。另外,还可以通过对传感节点的合法性进行认证等措施来提高节点本身的安全性能。
根据无线传播和网络部署特点,攻击者很容易通过节点间的传输而获得敏感或者私有的信息,如:在使用WSN监控室内温度和灯光的场景中,部署在室外的无线接收器可以获取室内传感器发送过来的温度和灯光信息;同样攻击者通过监听室内和室外节点间信息的传输,也可以获知室内信息,从而非法获取出房屋主人的生活习惯等私密信息。[6]
对策:对传输信息加密可以解决窃听问题,但需要一个灵活、强健的密钥交换和管理方案,密钥管理方案必须容易部署而且适合传感节点资源有限的特点,另外,密钥管理方案还必须保证当部分节点被操纵后(这样,攻击者就可以获取存储在这个节点中的生成会话密钥的信息),不会破坏整个网络的安全性。由于传感节点的内存资源有限,使得在传感器网络中实现大多数节点间端到端安全不切实际。然而在传感器网络中可以实现跳-跳之间的信息的加密,这样传感节点只要与邻居节点共享密钥就可以了。在这种情况下,即使攻击者捕获了一个通信节点,也只是影响相邻节点间的安全。但当攻击者通过操纵节点发送虚假路由消息,就会影响整个网络的路由拓扑。解决这种问题的办法是具有鲁棒性的路由协议,另外一种方法是多路径路由,通过多个路径传输部分信息,并在目的地进行重组。
传感器网络是用于收集信息作为主要目的的,攻击者可以通过窃听、加入伪造的非法节点等方式获取这些敏感信息,如果攻击者知道怎样从多路信息中获取有限信息的相关算法,那么攻击者就可以通过大量获取的信息导出有效信息。一般传感器中的私有性问题,并不是通过传感器网络去获取不大可能收集到的信息,而是攻击者通过远程监听WSN,从而获得大量的信息,并根据特定算法分析出其中的私有性问题。因此攻击者并不需要物理接触传感节点,是一种低风险、的获得私有信息方式。远程监听还可以使单个攻击者同时获取多个节点的传输的信息。
对策:保证网络中的传感信息只有可信实体才可以访问是保证私有性问题的最好方法,这可通过数据加密和访问控制来实现;另外一种方法是限制网络所发送信息的粒度,因为信息越详细,越有可能泄露私有性,比如,一个簇节点可以通过对从相邻节点接收到的大量信息进行汇集处理,并只传送处理结果,从而达到数据化。
拒绝服务攻击(DoS)
专门的拓扑维护技术研究还比较少,但相关研究结果表明优化的拓扑维护能有效地节省能量并延长网络生命周期,同时保持网络的基本属性覆盖或连通。本节中,根据拓扑维护决策器所选维护策略

在无线传感器网络的研究中,能效问题一直是热点问题。当前的处理器以及无线传输装置依然存在向微型化发展的空间,但在无线网络中需要数量更多的传感器,种类也要求多样化,将它们进行链接,这样会导致耗电量的加大。如何提高网络性能,延长其使用寿命,将不准确性误差控制在最小将是下一步研究的问题。
采集与管理数据

在今后,无线传感器网络接收的数据量将会越来越大,但是当前的使用模式对于数量庞大的数据的管理和使用能力有限。如何进一步加快其时空数据处理和管理的能力,开发出新的模式将是非常有必要的。
无线通讯的标准问题

标准的不统一会给无线传感器网络的发展带来障碍,在接下来的发展中,要开发出无线通讯标准。

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