无线传感网络技术分析和应用展望

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1、无线传感网络技术分析和应用展望阳韬（盐城工学院实验教学部，江苏盐城２２４０００）摘要：无线传感网络融合了传感技术、信息技术和网络通信技术，是信息技术领域一种全新的发展方向。介绍了无线传感网络技术的节点结构、网络体系，重点研究分析了无线传感网络中的各项关键热点技术；介绍了无线传感网络技术在实际生活中的广泛应用；对无线传感网络的未来发展进行了展望。关键词：无线传感网络；网络体系结构；支撑技术；网络协议；网络管理中图分类号：ＴＰ３９３．１７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－７８００（２０１１）０９－０１１５－０３度集成化的传感器设备共同协作的实时检

2、测、感知和采集０引言各种环境或检测对象的信息，然后通过传感器设备上嵌入式系统对信息进行处理，并通过自组织无线通信网络以多随着科学技术的发展，人类已经置身于信息时代。而跳中继的方式将所感知的信息数据传送到用户终端（见图对于信息获取最重要的技术之一传感器技术，也得到了飞２），从而真正实现“无处不在的计算”理念。与传统的信息速的发展。同时，低功耗无线通信技术、嵌入式计算技术获取方式相比，无线传感网络具有自组织、功耗小、廉价和和集成电路技术的发展日益成熟。一种融合了传感器技快速布置、可扩展性强、能在恶劣和特殊的环境下进行工术、信息处理技术和网络通信技

3、术的无线传感器网络作等特点。（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮ））应运而生。这是信息科学领域中一个全新的研究方向，引起了世界上许多国家军事界和工业界的高度重视。美国商业周刊和麻省理工学院的《技术评论》杂志评出了对人类生活产生深渊影响的１０大新兴技术，无线传感网络被列为第一。图１传感器节点结构１无线传感网络体系结构１．１传感器节点结构传感器节点是无线传感网络体系中底层的硬件基础设备，它是由数据采集、数据传输、数据处理和电源４个部分组成（见图１）。数据采集单元负责收集监测区域内终端用户需要的信息；通过数据处理单元对采集的信息进

4、行数据处理，并进行存储；然后通过数据传输单元将信息传图２无线传感网络体系结构输到网络中其他节点。节点采用了嵌入式ＣＰＵ，如：Ｉｎｔｅｌ的８０８６，ＲＦＭ公司的ＴＲ１０００等。为了处理数据，对任务２无线传感网络关键技术进行调度及管理，节点还需要采用一种嵌入式操作系统，目前最为流行的无线传感网络嵌入式操作系统是由加州随着对无线传感网络的深入研究，我们可以将无线传大学伯克利分校开发的ＴｉｎｙＯＳ。感网络技术分为两个阶段：第一阶段主要偏重利用微电子１．２网络体系结构技术设计小型化的节点设备；第二阶段就是对传感网络本传感器网络体系结构是由传感器节点、汇

5、聚节点、传身问题的关注与研究。网络本身研究主要集中在３个方播介质、终端管理４个部分组成。节点通过飞机撒播、人面的关键技术：无线传感网络协议、网络支撑技术和网络工安置等方式任意的设置在监测区域内，能够通过许多高管理技术。作者简介：阳韬（１９８３－），男，江苏盐城人，硕士，盐城工学院实验教学部助教，研究方向为无线传感网络。·１１６·软件导刊２０１１年２．１无线传感网络协议分析信息数据时必须确定位置，这样数据才有实际意义。所无线传感网络协议主要是由物理层、数据链路层、网以，定位技术在无线传感网络中占有非常重要的地位。定络层和传输层组成。位信息除了报

6、告事件发生的地点外，还具有很多用途，如：物理层：主要功能是信道频率选择，无线信号的监测、目标跟踪、路由协助和网络管理等等。定位技术中根据是数据的发送与接受等。物理层的设计目标是以尽可能少否测量实际节点间的距离将传感网络的定位算法分为基的减少能量消耗获得较大的链路容量。目前使用的频段于距离的定位算法和距离无关的定位算法。基于距离的有３个：２．４ＧＨｚ频段、９１５ＭＨｚ频段、８６８ＭＨｚ频段。其定位算法需要测量相邻节点间的绝对距离，并利用节点间中目前广泛应用的频段是９１５ＭＨｚ频段。的实际距离来计算未知节点的位置。采用这种机制的典数据链路层：分为

7、媒体访问控制层（ＭＡＣ层）和逻辑型定位算法有基于ＴＯＡ的定位协议，基于ＴＤＯＡ的定位链路层（ＬＬＣ层）两部分。这一层的主要功能是负责数据协议以及基于ＡＯＡ的定位协议等。距离无关的定位算流的多路复用，数据帧的监测，媒介访问和差错控制，确保法利用节点间的估计距离来计算节点位置。采取这种机通信的可靠连接。其中ＭＡＣ协议决定了无线传感网络制的典型算法有质心算法、ＤＶ－Ｈｏｐ算法、ＡＰＩＴ算法和中无线信道的使用方式，在各个节点之间分配有限的无线Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ算法等。通信资源，用来构造传感器网络系统的底层基础结构。在时间同步技术：传感网络中每个节点都

8、有自己的本地ＭＡＣ协议的研究中重要考虑节省能量、可扩展性、公平时钟，由于各节点的晶体振荡器频率存在偏差，所以传感性、利用率和实时性等方面。射频模块是节点中最大的耗网