无线传感器网络.ppt

无线传感器网络
主要内容
WSN概述
1
国内外研究现状
2
WSN协议
3
WSN MAC
4
仿真工具
4
5
1. 无线传感器网络概述
无线传感器网络通常由大量具有感知、计算及无线通信能力的微小节点组成,其目的是监视环境而非通信。
传感器节点部署在要监视的区域中,采集指定的环境参数,并将数据发送到汇聚节点供分析。
传感器节点的组成
传感器节点一般由传感模块、处理模块、无线通信模块和能量供应模块组成。
传感器节点已经可以做得非常小,称为智能尘埃(smart dust)。
传感器节点的特点
廉价:每个节点的期望价格在一美元左右
体积小:火柴盒或硬币般大小
重量轻:小于100克
能量有限:两节五号电池或纽扣电池供电
无线通信能力:能够用无线电、红外线、蓝牙、超声波等通信,带宽低,干扰大
计算能力:几百兆赫兹的处理器
存储能力:几兆或几百兆的存储空间
感知能力:具有一个或几个传感器
软件环境:TinyOS是专为传感器节点开发的操作系统
传感器网络的特点
节点固定或只有较小的活动性
数量大,密度高
拓扑动态变化
节点同构,或只有少量特殊节点;
分布式:没有预先指定的中心,所有节点通过分布式算法相互协调;
自组织:传感器网络的部署和初始化等不需要外界干预;
节点资源受限,特别是能量非常有限;
以数据为中心的网络,节点具有数据处理的能力;
与应用紧密耦合的网络
传感器网络与移动自组网的不同
节点规模:
移动自组网:节点数量通常在几十或上百
传感器网络:节点数目往往高出好几个数量级
节点密度:
移动自组网:小
传感器网络:大(冗余部署的结果)
拓扑变化的原因:
移动自组网:节点运动
传感器网络:节点休眠调度、环境干扰或节点故障引起
节点处理能力:
移动自组网:较强
传感器网络:十分有限
传感器网络的应用
传感器网络在环境监视方面的优势:
通过在物理环境中部署大量廉价的智能传感器节点,可以获得长时间、近距离、高分辨率的环境数据,这是传统监视设备无法得到的。
传感器节点的计算和存储能力允许节点执行数据过滤、数据压缩等操作,也可以执行一些应用特定的处理任务。
节点之间的通信能力允许节点之间协同完成更复杂的任务,如目标跟踪。
通过任务的重新分配可以改变传感器网络的用途。
无线传感器网络要解决的问题
网络的自组织、自配置(节点定位、时间同步、自动校准、拓扑控制等)
通信协议(MAC、路由协议)
分布式数据管理(数据采集、存储、查询、获取等)
各种应用特定的数据融合处理
节省能耗应贯穿到所有的设计中。

从目前国内外WSN已有研究成果统计来看,WSN领域各研究点所占的比例如右图所示。
对网络协议、能量、定位、可靠性、网络架构以及数据处理的研究是WSN研究的热点问题。