无线传感器网络技术概述ppt课件.ppt
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1、无线传感器网络Wireless Sensor Networks李克秋(keqiudlut.edu)计算机网络与高性能计算实验室(CNHPC)cnhpc.dlut.edu/大连理工大学 计算机科学与工程系声明课件来源:本课件系中科院计算所宁波中科无线通讯事业部编制,只有第一章做了部分改动。下载网址:wsn.org课程安排n6月22日(周一)6月25日(周四)n6月29日(周一)7月02日(周四)n7月06日(周一)7月09日(周四)n7月13日(周一)7月16日(周四)n第一大节:08:00-09:30n第二大节:09:40-11:10教材n书名:无线传感器网络n作者:孙利民,李建中,陈渝,朱红
2、松n出版社:清华大学出版社 成绩评定n平时成绩:50%n平时成绩:20%n随堂测试:30%n最后考试:50% 最后一次课进行: 7月16日(周四)出席考核n点名n抽查点名n随堂作业n无故累计缺席超过3次,无考试成绩作弊和抄袭等发生作弊、抄袭等情况考试成绩零分计算。助教n李宏娟n邮箱:hongjuan163com163n电话:13478600305n刘亚穹n邮箱:rockrobygmailn电话:13500784186无线传感器网络技术目录n传感器网络概述n传感器网络应用n传感器网络协议n传感器网络研究进展n传感器网络影响力什么是计算机网络计算机网络,是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机
3、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,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。 什么是传感器网络nWSN-Wireless Sensor Networksn基础n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n解释1n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多跳的无线网络系统。什么是传感器网络n
4、解释2:n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。n传感器网络的三个基本要素:n传感器,感知对象,观察者n传感器网络的基本功能n协作地感知、采集、处理和发布感知信息 有线有线/ /无线连接无线连接 传感器网络的网络结构nsink -汇聚点nsensor node -传感器节点nsensor field -监测区域传感器网络的实体n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nSink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
5、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、数量少等传感器节点n传感器模块:信息采集、数据转换n处理器模块:控制、数据处理、网络协议n无线通讯模块:无线通信,交换控制信息和收发采集数据n能量供应模块:提供能量传感器网络的特点n大规模网络:地理区域大;部署密集n提高信噪比;提高监测精度;增强容错性;减少盲区n自组织网络:不确定性;拓扑结构变化n资源受限:计算、存储、通讯、能量n动态拓扑:节点故障;通讯故障;移动性;节点加入n可靠网络:适应环境条件;鲁棒性、容错性n应用相关:没有统一的通信协议平台n以数据为中心传感器节点的限制n电源能量有限n通信能力有限n
6、计算和存储能力有限传感器网络概述与ad hoc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束结点更容易出错拓扑结构变化频繁Ad hoc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军事应用(UCLA-WINS)军事应用(2)(UCLA-WINS)商业(1)商业(2)传感器网络的协议栈(1)n能源管理平台: 管理传感器节点如何使用能量;n 移动管理平台: 检测和注册传感器节点的移动,维护到汇聚点的路由,使得传感器节点能够跟踪它的邻居;n 任务管理平台: 在一个给定的区域内平衡和调度监测任务传感器网络的协议栈(2)传感器网络物理层(1)n传输媒体n建议
7、采用ISM (工业、科学和医学)频段n短距离的无线低功率通信最适合传感器网络n红外n不需要许可证,抗干扰n要求收发双方在视线之内n光n不排除用光作为通信媒体传感器网络物理层(2)n频率选择,载频发生,信号检测,调制,数据加密n信号传播n传播信号需要的最小发送功率和传输距离d的n次方( )成正比,2= n 4.n为了减小传输距离,传感器网络采用多跳(multihop)通信方式nd传感器网络MAC协议的功能(1)n功能n无线信道的使用 建立传感器网络的基础结构n考虑因素n节省能量n可扩展性n链路带宽分配的公平性、带宽利用率、延时性能等 目前普遍认为这三个方面的重要性依次递减MAC协议的能量浪费因素
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