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无线传感器网络Wireless Sensor Networks 目录 传感器网络－概述 传感器网络－应用 传感器网络－协议 传感器网络－研究进展 传感器网络－影响力 什么是传感器网络 WSN-Wireless Sensor Networks 基础 传感器技术、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 解释 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 传感器网络的三个基本要素： 传感器，感知对象，观察者 传感器网络的基本功能 协作地感知、采集、处理和发布感知信息 传感器网络的网络结构 sink -汇聚点 sensor node -传感器节点 sensor field -监测区域 传感器网络的实体 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 Sink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 传感器节点的限制 电源能量有限 通信能力有限 计算和存储能力有限 传感器网络的特点 大规模网络：地理区域大、部署密集 自组织网络：不确定性、拓扑结构变化 资源受限：计算、存储、通讯、能量 动态拓扑：节点故障、通讯故障、移动性、节点加入 可靠网络：适应环境条件、鲁棒性、容错性 数据传输：多跳的数据传输模式、多对一的数据通信方式、无线带宽小 传感器网络的关键技术 关键网络技术 拓扑控制 网络协议 网络安全 时间同步 定位技术 数据融合 数据管理 无线通信技术 嵌入式系统 应用层技术 核心问题 能源 传感器 封装 部署 资源受限下的网络机制 大规模下的网络机制 传感器网络－ad hoc网络的对比 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 传感器网络应用 传感器网络是以数据为中心的网络 把传感器视为感知数据流或感知数据源 把传感器网络视为感知数据空间或数据库 把数据管理和处理作为网络的应用目标 传感器网络的协议栈 MAC协议分类 按照信道使用方式分为： 分配型MAC协议 FDMA，TDMA，CDMA，SDMA 各子信道之间无冲突，互不干扰，易于休眠，能量效率高。但不能灵活适应网络拓扑变化，协议算法复杂较高。 竞争型MAC协议 802.11 ， 802.15.4 混合型MAC协议 ZMAC 能很好地适应网络拓扑变化并提供均衡的网络性能。时隙分配DRAND算法复杂，实现比较困难，限制了ZMAC的应用。 无线传感器网络的研究进展 军事领域 美国陆军的研究计划 “灵巧传感器网络通信” （2001－2005，通用通信基础设施） “无人值守地面传感器群” （支持陆军更广阔视野） “战场环境侦察与监视系统” （侦察和情报） 美国海军的研究计划 “传感器网络系统”（战术和战略级的传感器信息管理） “网状传感器系统CEC（Cooperative engagement capability) (装载在舰艇和战斗机群上，进行高精度侦察） 美国国防部 Smart Sensor Web，5个尖端研究领域之一 （以Web为中心的传感器信息分发和融合网络） 无线传感器网络的研究进展 民用领域 美国交通部 国家智能交通系统项目规划，1995开始，2025投入使用（用传感器网络进行地面交通管理） Intel公司 基于微型传感器网络的新型计算发展项目，2002发布 开发超微型传感器 MOTE（尘粒） Smart dust (智能灰尘） 无线传感器网络的研究进展 学术和科技界 美国自然科学基金委（NSF）推动下，很多高校开展研究 英国、意大利、日本等国的大学和研究机构 学术科技界的研究集中在网络技术、通信协议、感知数据查询处理技术和应用试验等方面 传感器网络的影响 传感器网络将物理世界和信息技术连接起来 传感器网络具有改造社会的潜力，将来广阔的应用领域使得传感器网络成为我们生活中不可缺少的部分 传感器网络已经引起国内外科技界和工业界高度重视 传感器网络的影响 美国的移动计算和网络国际会议（1999）：“无线传感器网络是下一个世纪面临的重大发展机遇。” 美国国防部（2000）：将传感器网络定为五个国防尖端领域之一。 美国《MIT技术评论》（2003）： “传感器网络技术将是未来改变人们生活方式的十大技术之首。” 美国《每日国防》（2005）： “传感器网络技术将会在战场上带来革命性的