无线传感器网络.ppt

无线传感器网络—实验
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实验简介
,通过对本实验提供的软件操作以及对路由的观察,能够使学生对无线传感器网络的组网过程、路由协议有一个较为深入的理解。
要求学生:
(1)理解并掌握无线传感器网络的工作原理及组网过程。
(2)理解无线传感器网络的路由算法。
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基本原理
概述
无线传感器网络(Wireless work, WSN)由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成,通过无线的方式形成一个多跳的自组织网络,,还可适用于有线接入方式所不能胜任的场合,提供优质的数据传输服务。
无线传感器网络节点可以协作地感知、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。
传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。
协作:WSN节点可以随机或者特定地布置在监测区域内部或附近,它们之间通过特定的协议自组织起来,能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。
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基本原理
无线传感器网络结构
无线传感器网络典型的体系结构包括分布式传感器节点、网关、互联网和监控中心等。
在传感器网络中,各个节点的功能都是相同的,它们既是信息包的发起者,也是信息包的转发者。
大量传感器节点被布置在整个监测区域中,每个节点将自己所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合之后传送给用户。
数据传送的过程是通过相邻节点的接力传送方式传送给网关,然后再通过互联网、卫星信道或者移动通信网络传送给最终用户。
用户也可以对网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据等。
无线传感器网络体系结构
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基本原理
无线传感器网络特点
节点数量众多,分布密集。为了对一个区域进行监测,往往有成千上万个传感器节点空投到该区域。传感器节点分布非常密集,利用节点之间高度连接性来保证系统的容错性和抗毁性。
硬件资源有限。节点由于受价格、体积和功耗的限制,其计算能力、内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
电源容量有限。网络节点一般由电池供电,其特殊的应用领域决定了在使用过程中,不能给电池充电或更换电池,一旦电池能量用完,这个节点也就失去了作用(死亡)。
自组织网络。无线传感器网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施,节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为,节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
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基本原理
无线传感器网络特点
无中心的网络。无线传感器网络中没有严格的控制中心,所有结点地位平等,是一个对等式网络。结点可以随时加入或离开网络,任何结点的故障不会影响整个网络的运行,具有很强的抗毁性。
多跳路由。网络中节点通信距离有限,一般在几百米范围内,节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信,则需要通过中间节点进行路由。
动态拓扑。无线传感器网络是一个动态的网络,节点可以随处移动;一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障,退出网络;也可能由于工作的需要而被添加到网络中。
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基本原理
传感器节点结构
一个传感器节点通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。
传感模块负责采集监测区域内的有用信息并进行数据转换;
处理器模块负责控制整个传感器节点的运行,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传感器节点进行无线通信,交换控制信息和收发采集到的数据;
能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量,通常采用微型电池。
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基本原理
无线传感器网络协议栈
无线传感器网络通信协议主要包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层,与互联网协议栈的五层协议相对应。
,而在数据链路层以上的协议则是由Zigbee联盟制定。
协议栈还包括能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作,在节点移