无线传感器网络

一、无线传感器网络简介1、1概述科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命无线传感器网络（WirelessSensorNetwork）综合了微电子技术、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等先进技术，能够协同地实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，处理后的信息通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。

1．2无线传感器网络特点1．传感器节点数目大，密度高，采用空间位置寻址。2．传感器接点的能量、计算能力和存储能力有限（能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议）3．无线传感网络的拓扑结构易变化，有自组织能力。（与传统的有不同的特点和技术要求：它根据需要可以在工作和休眠之间切换，因此网络的拓扑结构容易发生变化于是运用了嵌入式系统。传统重在QOS和更大的宽带保证，并且是静止的。无线的要节省能量，连通性和延长运行寿命）4．传感器节点具有数据融合能力（与Mesh网络区别，数据小，移动，重能源。与无线Ad-hoc网络比数量多、密度大、易受损、拓扑结构频繁、广播式点对多通信、节点能量、计算能力受限。）1、3无线传感器网络系统及协议系统结构1、3、1无线传感器网络系统无线传感器网络体系结构[1]如图1所示,传感器网络通常包括传感器节点，汇聚节点和管理节点。传感器节点任意的分布在某一监测区域内，节点以自组织的形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传送到汇聚节点，最后通过Internet或其他网络通讯方式将监测信息传送到管理节点。同样的，用户可以通过管理节点进行命令的发布，告知传感器节点收集监测信息。

图1无线传感器网络体系结构图无线传感器通信协议系统结构物理层技术为数据流传输所需的物理连接的建立、维护和释放提供的机械的、电气的、功能和规程性的模块就叫做物理层在物理层面上，无线传感器网络遵从的主要是标准（Zigbee）

数据链路层（MAC层协议）数据链路层（MAC层协议）

信号的传输要靠信道，因此信道也就成为了一种宝贵的资源。怎样合理有效的分配信道，就是数据链路层中的MAC子层要解决的问题了

网络层（路由）网络层（路由）两个基本功能：确定最佳路径和通过网络传输信息1泛洪式路由2

SPIN（SPIN是一组基于协商并且具有能量自适应功能的协议）3LEACH（LEACH是一种分层网络协议，它以循环的方式随机选择簇首节点，将全网络的能量负载平均分配到每个传感器节点，从而达到降低网络能源消耗的目的。这里要解释一下簇，簇是分层路由协议的概念，根据分层路由协议，网络被划分成不同簇，每一个簇由一个簇首和簇成员组成，多个簇首形成高级的网络，簇首节点不仅负责其辖下簇内信息的收集和融合处理，还负责簇之间数据的转发）4PEGASIS（PEGASIS可谓LEACH的升级版本。）传输层与应用层传输层传输层提供无线传感器网络内部以数据为基础的寻址方式变换为外部网络的寻址方式，也就是完成数据格式的转换。应用层无线传感器网络也有一个属于自己的操作系统—TinyOS。这个系统不同于传统意义上的操作系统，它更像一个编程构架，在此构架下，搭配一组必要的组件，就能方便地编译出面向特定应用的操作系统2、1无线泼传感蚕网络冻拓扑虫结构平面愉网络饥结构分级味网络卷结构混合所网络造结构Me架sh网络丸结构2、2无线席传感缩慧器网俘络覆慨盖问脚题覆盖摸问题挺是无削线传辆感器阳网络登配置师首先参面临己的基悄本问凡题，武因为阅传感冶器节止点可萌能任虹意分递布在件配置握区域腰，它蝇反映始了一都个无老线传腥感网演络某湿区域扩被鉴字测和驴跟踪网的状榴况三、插无线爹传感锯器网悉络关雪键技牢术3.筑1无线风传感打器网肤络MA之C协议所谓踢的MA省C协议睁，就臭是通包过一椅组规鞠则和终过程香来更仍有效孝、有跑序和夏公平椒地使羊用共壤享介洲质。短它实筛现两谁大基春本功朗能目被标：因在密挑集散春布的纤传感趁器现衔场能坦够有阿助于扔建立残起一研个基涨本网悲络基恋础设腰施所传需的棕数据岭通信润链路衬；协聚调共熄享介毁质的团访问3.已2无线蝴传感船器网展络路浙由协非议主要上完成热两大居功能丈：一饭是选祖择适比合的花优化句路径症，一些是沿县着选豆定的功路径族正确脖转发仔数据泛洪柿协议SP蛙IN协议定向遗扩散(D倍ir花ec炮te嫌d方Di泥ff盘us弯io喷n)协议LE树AC喷H协议3.遗3无线艘传感吃器能塔量管题理机触制1)动态无功率贤管理(d迈yn私am且ic杏p时ow冷er倡m额an念ag翼em厘en如t,简称DP手M)2)动态航电压分调度(d纯yn族am编ic烛v鸭ol腐ta柱ge伸s提ch等ed喝ul怜in鹊g,简称DV龄S)动态己功率果管理(d爽yn暖am体ic挺p蜡ow倡er架m筒an倒ag倾em倡en捐t,简称DP垒M)在多蓄数传气感器块网络物的应冰用中,监测舍事件欠具有既很强孩的偶旺发性,节点坛上所司有的所工作牛单元女没有我必要羡时刻据保持薄在正抛常的靠工作固状态.处于惑沉寂狂状态,甚至照完全造关闭,必要莲时加典以唤忍醒是厕一种央有效香的系己统节嘱能方早案.传感毒器网掘络节苗点的艘主要初功耗斯器件氧有处横理器仙、内继存、祸带A/号D的传阀感器标和无拳线收旨发单俯元.S哨in缠hu箩a等人浓根据炼它们坝的状亚态组涝合的鹊有效漆性,将整忆个节市点分如为5种工握作状阴态,在嵌弯入式歼操作虾系统甲的支右持下孩进行家切换,既满谨足了河功能滴的需向要,又节赔省了设功耗.动态爹电压甚调度(d钓yn绸am糠ic举v骆ol涨ta匪ge挽s澡ch叙ed括ul跃in摧g,简称DV是S)3.捎4无线缴传感响器网姿络QO括S保证旅技术3.驼5无线尝传感无器网磁络数舞据融办合技略术3.例6无线仗传感药器网乞络安序全机抬制3.刮7无线朝传感控器网冷络定幕位技铺术3.听8无线邪传感胃器网倒络同抹步管批理机赔制四、予无线吩传感呢器网辆络硬答件平牧台4、1硬件但结构传感圾器节腐点汇聚望节点管理据平台传感乖器节射点无线刊传感遣器网絮络微亮型节找点由数据良采集伸单元、数据皮处理劝单元、数据族传输蛇单元和电源厦管理步单元4部分咽组成汇聚键节点当节飞点作柜为汇帜聚节些点时膏，其步主要源功能穿就足躬连接挎传感狂器网挂络与敌外部启网络(如In诊te积rn村et僚)，将炭传感症器节米点采警集到继的数过据通母过互索联网建或卫吧星发次送给吧用户晶。管理萌平台管理呢平台葵对整殖个网青络进迎行检树测、炒管理骨，它恐通常貌为运送行有员网络澡管理言软件滥的PC机或源者手刚持终殃端设月备4、2无线顷传感削器网镜络硬耐件平忧台目前知传感沃器节妹点种悼类繁晃多，偷很多被科研量机构鱼都开异放自劣己的肤硬件册平台永，但历是这灶些硬绪件平戏台之晓间主担要区体别在梢于所翼采用面的处衡理器惜、无弹线通与信方级式、何传感悦器配爬置不暑同。巾下面叠具体剥介绍磁几家偷公司依的硬淹件平健台。Cr踪蝶os播sb姜ow葵(公司)Wi胶re爸le认ss誓M言od稼ul糖eSe酱ns帐or熄B兴oa胀rd破sGa粘te探wa撇ysMo枕te搅(公司)的Tm移ot康e奔Sk占yTm贯ot指e椅Co狭nn戏ec帅t其他娇的一爪些硬仪件平蜓台In痕te土l公司生的in舞te蜂l卷mo菠te距2Ch掘ip民co蚁n公司葬的cc酬24勤20犯ZD葱KEm与be革r公司敬的em捎25耕0绕De型ve嫌lo衡pm妇en英t矩ki疲tFr加ee子sc手al左e公司竹的mc秀13赠19择1中科息院的mi膏ni税ga涨in畏s系列自行系设计壮传感屋器节协点数据李采集拆单元负责些监测膛区域事内信腾息的恢采集哈和数锻据转阳换，拔本设疾计中繁数据坟采集巧单元熔包括撞了温蓄度、句湿度争、光考强度革、加渗速度悲和大万气压贸力传而感器节；数兆据处稳理单偿元负染责控属制整广个吴节点附的处架理操血作、有路由回协议赞、同烤步定烘位、营功耗暮管理排、任翠务管著理等劣；数本据传陷输单屋元负吊责与颈其他护节点服进行估无线绑通信稿，交就换控婚制消览息和责收发蠢采集虹数据葵；电紫源管镜理单衡元选绩通乳所用棍到的猜传感撕器，防节点哄电源遗由两订节1.改5V碱性钓电池演组成进，今害后将桥采用壤微型幅纽扣受电池踢，以级进一汗步减当小体塘积。雷为了丙调试王方便乳及可咳扩展悉性，开将数串据采算集单干元独呜立出集来，吓做成蛾两块奴能相丑互套瞎接的神可扩递展主驼板数据喜处理骡单元如设魄计中常数据注处理济单元射选用At牛me鹅l公司伶的AT夫me恶ga确12呜8L微控壶制器踏，它菠是采嗓用低元功耗CO昂MS工艺数生产暮的基怖于RI远SC结构卵的8位微颂控制伙器，男是目页前AV饼R系列尿中功夜能最送强大反的单拍片机蝇。AT软me房诚ga窝12比8L具有筐丰富死的资均源和县极低葱的功票耗。飘它具健有片中内12第8K尽B的程礼序Fl赛as醒h，4K气B的数肠据SR兔AM，可航外扩岸到64顾KB的E2抹PR刃OM。此鸭外，举它还薄有8个10位AD续C通道烫，2个8位和2个16位硬盒件定淹时/计数周器，浮并可劫在多酿种不当同的喇模式柔下工升作；8个PW适M通道探、可罩编程承看门培狗定捎时器芽和片铜上振晒荡器爽、片汁上模樱拟比萄较器划；U