无线传感网WSN绪论剖析.pptVIP

移动通信--概述 移动通信--概述 教学目标 【教学目标】讲授无线传感网的基本概念、基本原理、通信协议和开发应用技术。 【教学重点】无线传感网的基本概念、关键技术和开发应用技术。掌握WSN网络体系结构、通信协议，包括物理层通信技术、信道接入MAC协议、路由协议，以及各种支撑技术。 【教学要求】理解无线传感网的基本概念，了解其发展史和发展现状和研究发展方向，掌握WSN网络结构和通信协议、开发技术，了解WSN面临的新的问题以及应用技术和开发技术平台。 教学参考书 孙利民等编.《无线传感器网络》.?清华大学出版社 ，2005 邱天爽等译.《无线传感器网络协议和体系结构》.电子工业出版社.2007年 王汝传等编.《无线传感器网络技术及其应用》.人民邮电出版社，2011 李晓维等编.《无线传感器网络技术》.北京理工大学出版社.2007年 宋文等编.《无线传感器网络技术与应用》.电子工业出版社.2007年 第一章 概述 1.1 无线感网体系结构 1.2无线传感网主要特征 1.3无线传感网关键技术 1.4 无线传感网的应用 1.5无线传感网发展与现状 1.6 本章小结 无线传感网 无线传感器网络（wireless sensor networks，WSN，简称无线传感网）是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。 WSN综合了传感器技术、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等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。 无线传感网实现了将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在一下代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息。 1.1无线传感网体系结构 1.1.1 无线传感网结构 1.1.2 无线传感器节点结构 1.1.3 无线传感器协议栈 1.1.1 无线传感网结构 无线传感网是由一组无线传感器节点以Ad hoc（自组织）方式组成的无线网络，其目的是协作地感知、收集和处理传感网所覆盖的地理区域中感知对象的信息，并传递给观察者。 传感网集中了传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术，能协作地感知、监测和收集各种环境下所感知对象的信息，通过对这些信息的协作式信息处理，获得感知对象的准确信息，然后通过Ad hoc方式传送到需要这些信息的用户。 传感器、感知对象和观察者构成了无线传感网的三个要素。 1.1.1 无线传感网结构 如图1-1所示为典型的无线传感网体系结构,它由分布式传感器节点群组成。 节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，并通过多跳方式将整个区域内的信息传送给基站（Base Station，BS）或汇集节点，BS再通过传输通信网络（由互联网、卫星网或移动通信网构成）将数据传到数据中心或发送给远处的用户。 用户可以通过传输通信网发送命令给BS，而BS再将命令转发给各个传感器节点。 无线传感网结构图 1.1.1 无线传感网结构 无线传感网是以数据为中心的网络，其关键技术和具体应用紧密相关，不同的应用场景其技术相差很大。 分布式的无线传感网多为分簇形式，将传感器节点分成多个簇，每个簇存在一个簇头节点，负责簇内节点的管理和数据融合，分簇结构的无线传感网的体系结构如图1-2所示。 分簇方式的特点是簇群内的节点只能与本簇的簇头通信，簇头和簇头之间可以相互传递数据，可以通过多跳方式传送数据到数据中心。 分簇的无线传感网的体系结构图 1.1.2无线传感器节点结构 无线传感器节点是一个微型化的嵌入式系统，它构成了无线传感网的基础层支持平台。 典型的传感器节点由数据采集的感知单元、数据处理和存储单元、通信收发的传输单元和节点供电的能源供给单元4个部分组成， 图1-3是节点硬件结构示意图。 节点硬件结构示意图 典型的传感器节点体积较小，可能小于1cm3，往往被部署在无人照看或恶劣的环境中，无法更换电池，节点能量受限。 目前国内外出现了多种无线传感网节点的硬件平台。如： 美国的CrossBow公司开发的Mote系列节点Mica2、MicaZ、Mica2Dot， Infineon公司开发的EYES传感器节点等等。 实际上各平台最主要的区别是采用了不同的处理器、无线通信协议以及传感器。 常用的处理器有Intel StrongARM、Texas Instrument MSP430和Atmel Atmega， 常用的无线通信协议有802.llb、802.15.4/ZigBee和Bluetooth等； 与应用相关的传感器有光传感器、热传感器、压力传感器以及湿度传感器等。 1.1.3无线传感器协议栈 协议