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无线传感器网络汇聚节点是什么意思

发布时间:2023-01-06 09:49:00

‘壹’ 无线传感器网络节点结构主要包括什么

传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor)、汇聚节点(sink node)和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域(sensor field)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。
传感器网络节点的组成和功能包括如下四个基本单元:传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(由嵌入式系统构成,包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)、以及电源部分。此外,可以选择的其它功能单元包括:定位系统、运动系统以及发电装置等。

‘贰’ 什么是汇聚节点

即sink节点,在无线传感器网络指汇聚结点,主要负责传感器网与外网(如gprs, internet等)的连接,可看作网关节点。
传感器网络节点的组成和功能包括如下四个基本单元:传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(由嵌入式系统构成,包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)、以及电源部分。此外,可以选择的其它功能单元包括:定位系统、运动系统以及发电装置等。
在传感器网络中,节点通过各种方式大量部署在被感知对象内部或者附近。这些节点通过自组织方式构成无线网络,以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中特定的信息,可以实现对任意地点信息在任意时间的采集,处理和分析。一个典型的传感器网络的结构包括分布式传感器节点(群)、sink节点、互联网和用户界面等.
传感节点之间可以相互通信,自己组织成网并通过多跳的方式连接至Sink(基站节点),Sink节点收到数据后,通过网关(Gateway)完成和公用Internet网络的连接。整个系统通过任务管理器来管理和控制这个系统。传感器网络的特性使得其有着非常广泛的应用前景,其无处不在的特点使其在不远的未来成为我们生活中不可缺少的一部分。

‘叁’ 请问有谁知道sink节点什么意思

在无线传感器网络指汇聚结点,主要负责传感器网与外网(eg,gprs, internet等)的连接,可看作网关节点。

‘肆’ 什么是汇聚节点

无线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,并报告给用户。
它的英文是wireless
sensor
network,
简称wsn。
大量的传感器节点将探测数据,通过汇聚节点经其它网络发送给了用户。
在这个定义中,传感器网络实现了数据采集、处理和传输的三种功能,而这正对应着现代信息技术的三大基础技术,即传感器技术、计算机技术和通信技术。
典型的无线传感器网络一般包括三个节点:传感器节点(sensor
node)、汇聚节点(sink
node)和任务管理节点。
详细内容可以去飞瑞敖论坛查找。

‘伍’ 无线传感器网络中,簇头与汇聚节点有什么区别他们是否一样

簇头就是管理它组内的所有节点的老大,像LEACH协议,就是把一个WSN划分为多个独立自治的小网络,每个小网络就是一个簇,簇内可以存在一个或者多个簇头,看协议定义,簇头负责管理簇内所有节点的吃喝拉撒,然后负责跟各个簇的老大通信,通过多跳把组内消息传递到网关或者中心节点,以达到与外网交换与更新信心。
那个图的文章应该是优化的LEACH协议,一个簇内存在多个簇头,因为如果存在一个簇头,等簇头低于一定的能量界限后,就会重新选举组内其他成员成为簇头,但选举过程是很费电源的,多个簇头可以优化能源,减少重选次数等,看具体协议针对的优化目标。

‘陆’ 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。

‘柒’ 无线传感器网络的组成(三个部分,详细介绍)提示:敏感元件,转换元件,。转换电路。

1.传感器节点:
是一个微型的嵌入式系统,采用嵌入式微处理器,完成简单数据的处理、感知(传感器敏感元件)、采集和初级处理(信号调理电路包括滤波运放,AD转换电路)、存储、管理和融合数据等。
包括感知模块(传感器---AD转换),处理器模块(处理器和存储器),无线通信模块(网
络---MAC协议---收发器),电源管理模块。

2.汇聚节点:
即网关,完成两种协议栈之间的通信协议转换,接收任务管理节点的监测任务,完成网络节点的相关配置,将传感器数据通过外部网络发送到任务管理节点。

3.任务管理节点:
用户界面控制端,用于发送指令等控制整个系统。

‘捌’ 物联网中的概念问题(汇聚节点,路由器

不存在!

基本上来说
网络安全不体现在组织结构上,而存在网络安全系统上,也就是说光靠路由去是解决不了网络安全问题的!

‘玖’ 无线传感器网络节点硬件的模块化设计

无线传感器网络节点硬件的模块化设计

随着人们对于环境监测要求的不断提高,无线传感器网络技术以其投资成本低、架设方便、可靠性高的性能优势得到了比较广泛的应用。由于无线传感器网络节点需要实现采集、处理、通信等多个功能,因此硬件上采用模块化设计可以大大提高网络节点的稳定性和安全性。那么下面我就来讨论一下无线传感器网络节点硬件的模块化设计。

1 CC2430芯片简介

CC2430是一款工作在2.4 GHz免费频段上,支持IEEE 802.15.4标准的无线收发芯片。该芯片具有很高的集成度,体积小功耗低。单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。CC2430拥有1个8位MCU(8051),8 KB的RAM,32 KB、64 KB或128 KB的Flash,还包含模拟数字转换器(ADC),4个定时器(Timer),AESl28协处理器,看门狗定时器(Watchdog-timer),32.768 kHz晶振的休眠模式定时器,上电复位电路(Power-on-Reset),掉电检测电(Brown-out-Detection),以及21个可编程I/O接口。

CC2430芯片采用0.18μm CMOS工艺生产,工作时的电流损耗为27 mA;在接收和发射模式下,电流损耗分别为26.7 mA和26.9 mA;休眠时电流为O.5 μA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性,特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。

2 无线传感器网络系统结构

整个无线传感器网络由若干采集节点、1个汇聚节点、1个中转器、1个上位机控制中心组成,系统结构如图1所示。无线传感器网络采集节点完成数据采集、预处理和通信工作;汇聚节点负责网络的发起和维护,收集并上传数据,将中转器下发的命令通告采集节点;中转器负责上传收集到的数据并将控制中心发出的命令信息传递给汇聚节点;控制中心负责处理最终上传数据,并且可以由用户下达网络的操作命令。

采集节点和汇聚节点由CC2430作为控制核心,采集节点可采集并传递数据,汇聚节点负责收集所有采集节点采集到的数据。中转器采用ARM处理器作为控制核心,和汇聚节点采用串口通信,以GPRS通信方式和上位机控制中心进行交互。上位机控制中心实现人机交互,可以处理、显示上传的数据并且可以直接由客户下达网络动作执行命令。

3 节点模块化设计

汇聚节点和采集节点在硬件配置上基本相同,采用模块化设计使得设计通用性更好。

每个节点主要由控制模块、无线模块、采集模块、电源模块4部分构成。

3.1 控制模块

控制模块主要由CC2430及其外围电路构成,完成对采集数据的处理、存储以及收发工作,并对电源模块进行管理。芯片CC2430包括21个可编程I/0口,其中8路A/D接口,可满足多路传感器的采集、处理需求。CC2430自带了一个复位接口,外接一个复位按键可以实现硬件初始化系统。32 MHz晶振提供系统时钟,32.768 kHz晶振供系统休眠时使用。

节点选用芯片FM25L256作为存储设备,这是一款256 Kb铁电存储器,其SPI接口频率高达25 MHz,低功耗运行以及10年的数据保持力保证了节点数据存储的低成本以及可靠性。

3.2 无线模块

无线模块负责节点间数据和命令的传输,因此,合理设计无线模块是节点稳定、高效通信的重要保证。

TI公司提供了一个适用于CC2430的微带巴伦电路,这个设计把无线电RF引脚差分信号的阻抗转换为单端50 Ω。由于该电路直接影响节点的通信质量,在使用前必须对其进行仿真验证。设计中选用ADS仿真软件进行仿真,采用了版图和原理图的联合仿真方法。仿真电路图如图5所示,微带电路为TI提供的微带巴伦电路,分立元件均选自村田公司元件库内的模型,严格保证了仿真数据的`真实性和可靠性。巴伦电路在工作频段内(2.400~2.4835 GHz)信号传输特性高效、稳定。

3.3 采集模块

采集模块负责采集数据并调理数据信号。本设计中,监测的是土壤的温度和湿度数据,采用的传感器是PTWD-3A型土壤温度传感器以及TDR-3型土壤水分传感器。

PTWD-3A型土壤温度传感器采用精密铂电阻作为感应部件,其阻值随温度变化而变化。为了准确地进行测量,采用四线法测量电阻原理,将电阻信号调理成CC2430芯片A/D通道能采样的电压信号。由P354运算放大器、高精度精密贴片电阻以及2.5 V电源构成10 mA恒流源。10 mA的电流环流经传感器电阻R1、R2将电阻信号转换成为电压信号,由差分放大器LT1991一倍增益将信号转换为单端输出送入CC2430芯片的ADC通道进行采样。

TDR-3型土壤水分传感器输出信号即为电压信号。传感器输出信号通过P354运算放大器送入CC2430芯片的ADC通道进行采样。

3.4 电源模块

电源模块负责调理电压、分配能量,分为充电管理模块、双电源切换管理模块、电压转换模块3个模块。本设计中采用额定电压12 V、电容量3 Ah的铅酸电池供电。

作为环境监测的无线传感器网络应用,节点需要在野外无人看守的情况下进行工作,能量补给是系统持续工作的重要保证。本设计采用太阳能电池板为节点在野外工作时进行电能的补给,充电管理模块则是根据日照情况以及电池能量状态对铅酸电池进行合理、有效的充电。光电耦合器TLP521-100和场效应管Q共同构成了充电模块的开关电路,可以由CC2430芯片的I/0口很方便地进行控制。

在太阳能电池板对电池充电时,电池不能对系统进行供电,因此设计中采用了双电源供电方式,保持“一充一供”的工作状态,双电源切换管理模块负责电源的安全、快速切换。如图10所示,采用了两个开关电路对两块电源进行切换。

在电源进行切换时,总是先打开处于闲置状态的电源,再关闭正在为系统供电的电源,因此会在一段短暂的时间内同时有两个电源对系统供电,这是为了防止系统出现掉电情况。

电源模块需提供5 V、3.3 V、2.5 V等多组电源以满足节点各模块的供能需求。由于系统电源组较多,电压转换模块采用了开关型降压稳压器以及低压差线性稳压器等多种电压转换芯片来对电源进行电压转换,同时要确保电源模块供能的高效性。

结语

节点的设计对整个无线传感器网络系统至关重要。本设计采用了功能强大的射频芯片CC2430作为核心管理芯片,能较好地完成数据采集、分析、传输等多个功能。硬件的模块化设计大大加强了节点的稳定性、可靠性和通用性,在野外无人值守的情况下无线传感器网络系统可以长期、稳定地进行环境方面的监测。

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‘拾’ 无线传感器网络中汇聚节点是什么节点协调器节点还是中继节点

不能算是中继节点吧,这个节点主要的任务是将数据汇集,送到相应的PC上。因为现有的研究在汇聚节点有做一定的数据预处理,例如数据去重、压缩等,所以不能算作简单的中继。

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