第4单元 无线传感器网络

第4单元无线传感器网络任务一无线传感器网络的的概述及特点无线传感器网络是物联网感知控制层的重要组成部分之一，它是由部署在感知区域的大量传感器节点间相互通信而形成的一个多组织网络系统，可以广泛应用于军事和民用领域。传感器网络的研究起步于20世纪90年代末期，无线传感器网络已逐渐成为当今信息领域新的研究和应用热点。随着物联网的提出和进一步发展，无线传感器网络被赋予了新的内涵，它不只是简单意义上的监测有了“感知”内涵,在物联网的框架内,它的发展和应用将会给人类的生活或生产的各个领域带来深远影响。1.概述（1）无线传感器网络的概念无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成的，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络的网络系统,其目的是协作感知、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。传感器、感知对象和观察者是无线传感器网络的三个要素。传感器之间、传感器与观察者之间是以无线方式进行通信的，通过无线网络在传感器与观察者之间建立通信路由。2.概念与特点（2）无线传感器网络的特点①自组织、动态性网络；②以数据为中心的网络；③与应用相关的网络；④网络规模大、分布广；⑤电源供给有限；⑥通信能力有限；⑦计算能力有限第4单元无线传感器网络任务二ZigBeeZigbee技术的命名主要来自于人们对蜜蜂采蜜过程的观察,蜜蜂在采蜜过程中,跳着优美的舞蹈,其舞蹈轨迹像“Z”的形状,其蜜蜂自身体积小,所需要的能量小,又能传送所采集的花粉,因此人们用Zigbee技术来代表具有成本低、体积小、能量消耗小和传输速率低的通信技术,中文译名通常称为“紫蜂”技术。1.ZigBee技术ZigBee协议栈体系结构由应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。应用层定义了各种类型的应用业务,是协议栈的最上层用户；应用汇聚层负责把不同的应用映射到ZigBee网络层上,主要有安全与鉴权、多个业务数据的汇聚、设备发现和业务发现；网络层的功能包括拓扑管理、MAC管理、路由管理和安全管理。（1）低功耗（2）低成本（3）低速率（4）短时延（5）近距离（6）网络容量大（7）高可慕性（8）高安全。（9）工作频段灵活2.ZigBee技术特点第4单元无线传感器网络任务三蓝牙蓝牙（Bluetooth）,是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙设备有两种组网方式:微微网(Piconet)和散射网(Scatternet)。1.蓝牙概念蓝牙技术把各种便携式计算机（如膝上型电脑、笔记本电脑、手持式电脑以及个人数字助理PDA等）与蜂窝移动电话用无线电链路连接起来，使计算机与通信密切结合,使人们能够随时随地进行数据信息交换与传输。蓝牙不仅可以应用于家庭网络，小范围办公,而且对个人数据通信也是非常重要的。（1）底层硬件模块底层硬件模块包括无线射频(RF)、基带(Baseband,BB)和链路管理(LinkManager，LM)3层。（2）中间协议层中间协议层包括逻辑链路控制与自适应协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)、射频串口仿真协议(RadioFrequencyRFCOMM)和电话控制协议(TCS)4项，L2CAP主要完成数据拆装,协议复用等功能，是其他上层协议实现的基础。2.蓝牙架构（3）高层应用框架高层应用框架位于蓝牙协议栈的最上部。其中较典型的应用模式有拨号网络(dialupnetworking)、耳机(headset)、局域网访问(LANaccess)、文件传输(filetransfer)等。（1）无线单元蓝牙空中接口是建立在天线电平为0dBm基础上的。（2）链路控制单元链路控制单元由基带部分来实现。（3）链路管理和软件功能单元链路管理(LM)和软件功能单元包括链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其他一些协议。3.蓝牙功能模块第4单元无线传感器网络任务四UWB（1）UWB技术介绍

UWB枝术凭借其超宽的信号带宽、较低的发射功耗以及高数据传输速率等特点,被认为是最有发展前景的无线电技术之一。超宽带无线通信应用大体上可以分为两类，一类是短距离高速应用，另一类中长距离(几十米以上)低速率应用。1.UWB的概念（2）UWB的特点①超宽带带来了全新的通信方式及频谱管理模式；②抗多径能力强；③定位精确；④保密性强；⑤超高速、超大容量、抗截获性好、低功耗；⑥系统结构简单，成本低，易数字化。（3）UWB的架构UWB系统的基本模型主要由发射部分、无线信道和接收部分构成。（2）信号的选择UWB信号的形式主要有两种:跳时(TH)信号和直接序列(DS)信号。（3）抗干扰技术UWB采用的是频谱重叠技术，容易对其他同频系统产生干扰。（4）调制、接收技术2.UWB与物联网结合的关键技术（1）规则与标准UWB一项革命性的新技术,需要制定各种规则与标准来保证UWB系统与目前运行系统之间的兼容性和不同厂商UWB产品之间的兼容性。（5）信道特性UWB不同于窄带无线通信,它在调制、编码、功率控制、天线设计等方面有着许多特殊