无线传感器网络技术概述

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1、无线传感器网络WirelessSensorNetworks魏叶华（yehuahn@163.cn）教材书名：无线传感器网络作者：孙利民，李建中，陈渝，朱红松出版社：清华大学出版社成绩评定平时成绩：20%考试成绩：80%目录传感器网络－概述传感器网络－发展传感器网络－结构传感器网络－应用传感器网络－协议传感器网络－研究进展传感器网络－影响力一、什么是传感器网络计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，

2、实现资源共享和信息传递的计算机系统。所谓无线网络，就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网（WLAN），与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。无线网络有基础设施网无基础设施网移动Adhoc网络无线传感器网络传感器网络WSN-WirelessSensorNetworks基础微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术解释1由部署在观测环境附近的大量的微型廉价低功耗的传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个

3、多跳的无线网络系统。传感器网络解释2：传感器网络是由一组传感器以特定方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布給观察者。无线传感器网络(WSN)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，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。“无线传感器网络”术语的标准定义传感器技术计算机技术通信技术感官大脑神经现代信息技术信息系统无线传感器网络传感器网络传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者传感器网络

4、的基本功能协作地感知、采集、处理和发布感知信息二、传感器网络的发展第一阶段最早可以追溯二十世纪70年代越战时期使用的传统的传感器系统。胡志明小道胡志明小道热带树热带树轰炸机传感器仅产生探测数据流传感器无计算能力传感器之间不能相互通信SensorsObject信号分析传统感知方法的特征有线/无线连接第二阶段感知能力＋计算能力＋通信能力1999年商业周刊将传感器网络列为二十一世纪最具影响的21项技术之一。二十世纪80年代至90年代之间第三阶段21世纪开始至今2001911事件2002橡树岭实验室提出“网络就

5、是传感器”。20032006美国《技术评论》杂志评出深远影响人类未来生活的十大新兴技术，传感器网络列为第一。我国发布《国家中长期科学与技术发展规划纲要》。现代感知方法SensingAreaObjectUser端传感器网络覆盖感知对象区域每个传感器完成其临近感知对象的观测多传感器协同完成感知区域的大观测任务使用多跳路由算法向用户报告观测结果SinkInternet或通信卫星SensornetworkUser端计算设备的演化历史三、传感器网络的网络结构sink-汇聚点sensornode-传感器节点sens

6、orfield-监测区域传感器网络的常用逻辑结构图传感器1传感器2传感器N无线链路无线接口模块…监控主机传感器节点功能：采集、处理、控制和通信等网络功能：兼顾节点和路由器资源受限：存储、计算、通信、能量Sink节点功能：连接传感器网络与Internet等外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，发布管理节点的监测任务，转发收集到的数据。特点：连续供电、功能强、数量少等感知能力＋计算能力＋通信能力体积小能耗小传感器节点实物示例传感器节点传感器模块：信息采集、数据转换处理器模块：控制、数据处理、网络协议无

7、线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发采集数据能量供应模块：提供能量传感器网络的特点大规模网络：地理区域大；部署密集提高信噪比；提高监测精度；增强容错性；减少盲区自组织网络：不确定性；拓扑结构变化资源受限：计算、存储、通讯、能量动态拓扑：节点故障；通讯故障；移动性；节点加入可靠网络：适应环境条件；鲁棒性、容错性应用相关：没有统一的通信协议平台以数据为中心传感器节点的限制电源能量有限通信能力有限计算和存储能力有限传感器网络概述－与adhoc的不同WSN结点数量更为庞大多数节点为静止节点分布更为密集能量约

8、束结点更容易出错拓扑结构变化频繁Adhoc几十至上百个节点局域网节点全移动结构变化（移动）能量可连续提供点到点通信四、传感器网络应用（一）民事应用大鸭岛海燕监测无人干扰监测鸟巢海燕大鸭岛桥梁监测健康监测海洋监测环境监测电力高压线高尔夫球场葡萄园道路交通智能停车场物流系统列车铁轨高速公路系统韩国济州岛智能渔场北京大兴区菊花基地克尔斯博公司浙江温州的奶牛牧场沈阳玫瑰园二零零八年五月十二日汶川地区发生强烈地震（二）军事应用联合国维和部队伊拉克微型