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组建无线传感网络的首选技术

发布时间:2023-07-09 17:37:51

‘壹’ 无线传感器网络的关键技术有哪些

传感技术,包括光感、声感等。
无线网络技术,基于红外的、基于无线电磁波的等无线网络技术。
无线网络数据包在有线网络的传输技术,一般是需要进行二次封装的,才能将无线网络数据包在有线网络中进行传输。

‘贰’ 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。

‘叁’ 无线传感器网络组网要素有哪些

无线传感器网络的实现需要自组织(Ad hoc)网络技术。尽管已有许多Ad hoc网络的协议和算法,但并不能够满足传感器网络的需求。具体来说,相对于一般意义上的自组织网络,传感器网络有以下一些特色,需要在体系结构的设计中特殊考虑[2]。(1)无线传感器网络中的节点数目高出Ad hoc网络节点数目几个数量级,这就对传感器网络的可扩展性提出了要求。由于传感器节点的数目多开销大,传感器网络通常不具备全球唯一的地址标识,这使得传感器网络的网络层和传输层相对于一般网络而言,有很大的简化。此外,由于传感器网络节点众多,因此,单个节点的价格对于整个传感器网络的成本而言非常重要。(2)自组织传感器网络最大的特点就是能量受限。传感器节点受环境的限制,通常由电量有限且不可更换的电池供电,所以在考虑传感器网络体系结构以及各层协议设计时,节能是设计的主要考虑目标之一。(3)由于传感器网络应用的环境的特殊性、无线信道不稳定以及能源受限的特点,传感器网络节点受损的概率远大于传统网络节点,因此自组织网络的健壮性保障是必须的以保证部分传感器网络的损坏不会影响到全局任务的进行。(4)传感器节点高密度部署,网络拓扑结构变化快,对于拓扑结构的维护也提出了挑战。 http://www.schneider-electric.cn/sites/china/cn/procts-services/automation-control/procts-offer/function-presentation.page?p_function_id=5007

‘肆’ ZigBee基础知识分享

蜜蜂在发现花粉位置时,通过跳模帆优美的之字舞(Zigzag),来通知同伴花粉所在的方位信息,它的同伴看到这样的舞蹈之后,也会跟着跳起来,将花粉的方位信息继续传递。ZigBee是“Zigzag”和“Bee”的合成词,表示zigbee网络具有小巧简洁的无线传感功能。

ZigBee网络中主要包含三种类型的设备:协调器、路由器和终端。

三种zigbee网络:星型网、树型网和网状网

星型网络的缺点是节点之间的数据路由只有唯一的一个路径。Co-ordinator(协调者)有可能成为整个网络的瓶颈。实现星形网络拓扑不需要使用 zigbee 的网络层协议,因为本身IEEE 802.15.4的协议层就已经实现了星形拓扑形式,但是这需要开发者在应用层作更多的工作,包括自己处理信息的转发。

树形拓扑包括一个Co-ordinator(协调者)以及一系列的 Router(路由器) 和 End Device(终端)节点。Co-ordinator 连接一系列的 Router 和 End Device, 他的子节点的 Router也可以连接一系列的桐瞎 Router 和End Device. 这样可以重复多个层级。树形拓扑中的通局码空讯规则:每一个节点都只能和他的父节点和子节点之间通讯。

1、单播:网络节点之间的通信就好像是人们之间的对话一样。如果一个人只对另外一个人说话,,此时信息的接收和传递只在两个节点之间进行。单播在网络中得到了广泛的应用,网络上绝大部分的数据都是以单播的形式传输的。
2、组播也叫多播(多点传送),就是建立一个组,把组员的代号(网络短地址)都记下来,然后只给这个组的人说话,进行小组的讨论。
3、广播就是设备给所有的节点喊话,所有主机都可以接收到这条信息。

‘伍’ 无线传感器网络的特点及关键技术

无线传感器网络的特点及关键技术

无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一,是目前计算机网络、无线通信和微电子技术等领域的研究热点。下面我为大家搜索整理了关于无线传感器网络的特点及关键技术,欢迎参考阅读!

一、无线传感器网络的特点

与其他类型的无线网络相比,传感器网络有着鲜明的特征。其主要特点可以归纳如下:

(一)传感器节点能量有限。当前传感器通常由内置的电池提供能量,由于体积受限,因而其携带的能量非常有限。如何使传感器节点有限的能量得到高效的利用,延长网络生存周期,这是传感器网络面临的首要挑战。

(二)通信能力有限。无线通信消耗的能量与通信距离的关系为E=kdn。其中,参数n的取值为2≤n≤4,n的取值与许多因素有关。但是不管n具体的取值,n的取值范围一旦确定,就表明,无线通信的能耗是随着距离的增加而更加急剧地增加的。因此,在满足网络连通性的要求下,应尽量采用多跳通信,减少单跳通信的距离。通常,传感器节点的通信范围在100m内。

(三)计算、存储和有限。一方面为了满足部署的要求,传感器节点往往体积小;另一方面出于成本控制的目的`,节点的价格低廉。这些因素限制了节点的硬件资源,从而影响到它的计算、存储和通信能力。

(四)节点数量多,密度高,覆盖面积广。为了能够全面准确的监测目标,往往会将成千上万的传感器节点部署在地理面积很大的区域内,而且节点密度会比较大,甚至在一些小范围内采用密集部署的方式。这样的部署方式,可以让网络获得全面的数据,提高信息的可靠性和准确性。

(五)自组织。传感器网络部署的区域往往没有基础设施,需要依靠传感器节点协同工作,以自组织的方式进行网络的配置和管理。

(六)拓扑结构动态变化。传感器网络的拓扑结构通常是动态变化的,例如部分节点故障或电量耗尽退出网络,有新的节点被部署并加入网络,为节约能量节点在工作和休眠状态间进行切换,周围环境的改变造成了无线通信链路的变化,以及传感器节点的移动等都会导致传感器网络拓扑结构发生变化。

(七)感知数据量巨大。传感器网络节点部署范围大、数量多,且网络中的每个传感器通常都产生较大的流式数据并具有实时性,因此网络中往往存在数量巨大的实时数据流。受传感器节点计算、存储和带宽等资源的限制,需要有效的分布式数据流管理、查询、分析和挖掘方法来对这些数据流进行处理。

(八)以数据为中心。对于传感器网络的用户而言,他们感兴趣的是获取关于特定监测目标的真实可靠的数据。在使用传感器网络时,用户直接使用其关注的事件作为任务提交给网络,而不是去访问具有某个或某些地址标识的节点。传感器网络中的查询、感知、传输都是以数据为中心展开的。

(九)传感器节点容易失效。由于传感器网络应用环境的特殊性以及能量等资源受限的原因,传感器节点失效(如电池能量耗尽等)的概率远大于传统无线网络节点。因此,需要研究如何提高数据的生存能力、增强网络的健壮性和容错性以保证部分传感器节点的损坏不会影响到全局任务的完成。此外,对于部署在事故和自然灾害易发区域的无线传感器网络,还需要进一步研究当事故和灾害导致大部分传感器节点失效时如何最大限度地将网络中的数据保存下来,以提供给灾害救援和事故原因分析等使用。

二、关键技术

无线传感器网络作为当今信息领域的研究热点,设计多学科交叉的研究领域,有非常多的关键技术有待研究和发现,下面列举若干。

(一)网络拓扑控制。通过拓扑控制自动生成良好的拓扑结构,能够提高路由协议和MAC协议的效率,可为数据融合、时间同步和目标定位等多方面奠定基础,有利于节省能量,延长网络生存周期。所以拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。目前,拓扑控制主要研究的问题是在满足网络连通度的前提下,通过功率控制或骨干网节点的选择,剔除节点之间不必要的通信链路,生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。

(二)介质访问控制(MAC)协议。在无线传感器网络中,MAC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。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分,对传感器网络的性能有较大影响,是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。传感器网络的强大功能是由众多节点协作实现的。多点通信在局部范围需要MAC协议协调其间的无线信道分配,在整个网络范围内需要路由协议选择通信路径。

在设计MAC协议时,需要着重考虑以下几个方面:

(1)节省能量。传感器网络的节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量,能量有限。

(2)可扩展性。无线传感器网络的拓扑结构具有动态性。所以MAC协议也应具有可扩展性,以适应这种动态变化的拓扑结构。

(3)网络效率。网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等。

(三)路由协议。传感器网络路由协议的主要任务是在传感器节点和Sink节点之间建立路由以可靠地传递数据。由于传感器网络与具体应用之间存在较高的相关性,要设计一种通用的、能满足各种应用需求的路由协议是困难的,因而人们研究并提出了许多路由方案。

(四)定位技术。位置信息是传感器节点采集数据中不可或缺的一部分,没有位置信息的监测消息可能毫无意义。节点定位是确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置。节点定位分为集中定位方式和分布定位方式。定位机制也必须要满足自组织性,鲁棒性,能量高效和分布式计算等要求。

(五)数据融合。传感器网络为了有效的节省能量,可以在传感器节点收集数据的过程中,利用本地计算和存储能力将数据进行融合,取出冗余信息,从而达到节省能量的目的。

(六)安全技术。安全问题是无线传感器网络的重要问题。由于采用的是无线传输信道,网络存在偷听、恶意路由、消息篡改等安全问题。同时,网络的有限能量和有限处理、存储能力两个特点使安全问题的解决更加复杂化了。

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‘陆’ 无线传感器网络的信道接入技术有哪些

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络。

WSN的发展得益于微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系统(System on Chip, SoC)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展。

WSN广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。

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