无线传感器教学ppt课件

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1、无线传感器无线传感器传感器无线传感器无线传感器网络无线传感器网络协议发展问题无线传输方式无线传感器技术面临的挑战传感器介绍传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。传感器主要用来检测设备所需要的信息，用于对设备进行检测监控和控制。没有传感器，最现代化的电子计算机也无法充分发挥其作用。也将无法充分发挥其应有的作用。传感器面临的问题而在现实生产中，一些设备越来越分散，各个设备独立的监

2、控已经跟不上监控的要求，于是出现了分布式控制监控系统，该系统以计算机网络为基础，各个分散的系统信息通过网络相互传递，为集中监测提供了可能。但是，在很多情况下，要对现场的设备进行传感器监测的工业现场是一些比较分散或比较遥远偏僻的场所，对其进行实时的监测比较复杂，例如：采用有线网络进行监测，布线不但复杂，而且成本很高。而且很多环境如高温、高压不适合于布线。无线传感器的产生随着通讯技术发展，远程监测技术在生产实践中使用越来越广泛。这种情况下，采用无线传感器不但能够实时的了解现场的情况，而且降低了成本。不光在工业现场，无线传感器还广泛用

3、在其他的领域。无线传感器是实现设备监控和信息化管理必不缺少的环节。无线传感器无线传感器应用应用：感知战场状态（军事应用）、环境监控（如气候、地理、污染变化的监控）、物理安全（如建筑和结构的）监控、城市道路交通监控、安全场所的视频监控等。无线传感器网络由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息并发送给观察者就组成了无线传感器网络（Wirelesssensornetwork,WSN）。无线传感器网络体系结构传感器网络系统通常

4、包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点（sensornodes）都随机部署在监测区域（sensorfield）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。传感器节点是一个微型的嵌入式系统，处理能力、存储能力和通信能力相对较弱。每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由功能，除了进行信息收集和数据处

5、理外，还要对其它传感器节点发出来的数据进行存储、管理和融合等处理，同时与其它节点协作完成一些特定的任务。汇聚节点（sinknode）的处理能力、存储能力和通信能力相对较强，它连接无线传感器网络与Internet等外部网络，实现两种协议之间的通讯协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集到的信息数据转发到外部网络上。无线传感器网络的体系结构无线传感器网络体系结构传感器节点结构传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他

6、传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量。无线传感器网络体系结构传感器网络协议栈（ａ）（ｂ）无线传感器网络体系结构物理层提供简单但健壮的信号调制和无线收发技术，主要解决编码调制、通信速率，通信频段的选取等问题。数据链路层负责数据成帧、多路复用、帧检测、媒体访问和差错控制，保证了传感器网络内点到点和点到多点的连接。网络层负责路由生成与路由选择。传输层负责数据流的传输控制，是保证通信服务质量的重要部分。应用层包括一系列基于监测任务的应用软件。能量管理平台管理传感器节点如何使用能源

7、，在各个协议层都需要考虑节省能量。移动管理平台检测并注册传感器应用的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置。任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。协议栈b细化并改进了协议栈a定位和时间同步子层，既要依赖于数据通道进行协作定位和时间同步协商，同时又要为网络协议各层提供信息支持，如基于时分复用的MAC协议，基于地理位置的路由协议等都需要定位和同步信息。右边的诸多机制一部份融合到各层协议中，用以优化和管理协议流程；另一部分独立在协议外层，通过各种收集和配置接口对相应机制进行配置和监控。QoS管理

8、在各协议层设计队列管理、优先级机制或带宽预留等机制，并对特定应用的数据给于特别处理。拓扑控制利用物理层、链路层或路由层完成拓扑生成，反过来又为它们提供基础信息支持，优化MCA层协议和路由协议的协议过程，减少网络能量消耗。网络管理则要求协议各层嵌入各种信息接口，并