移动计算技术-无线传感网-2014.pptx

移动计算技术无线传感器网络张冠华教育部软硬件协同设计技术与应用工程研究中心关于信息技术的论述著名科学家钱学森：测量技术是信息技术的组成部分。信息技术的关键还是测量，测量是基础和关键。IT＝测量＋计算机＋通讯惠普(HP)公司认为：IT＝MC2 MC2＝Measurement ＋Computer ＋Communication传感技术是现代测量手段国家需求无线传感网络将在新一代网络中起重要作用新一代网络工业监控智能家居医疗监护环境监测防灾减灾国防军事智能交通网络技术发展的主线无线网络技术的研究与发展WSN概述 无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）系统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。它综合了传感器技术、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 如果说Internet改变了人与人之间的沟通方式，那么无线传感器网络将会改变人类与自然界的交互方式； 人们可以通过传感网络直接感知客观世界，从而极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力 任务管理中心 无线传感器网络拓扑Internet、卫星或移动通信网络等汇聚节点传感器节点监测区域“无线传感器网络”术语的标准定义　无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。网关什么是无线传感网络？ 无线传感网络是由部署在监测区域内的大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的多跳无线网络 大规模、自组织、随机部署、环境复杂、传感器节点资源有限、网络拓扑经常变化 数字世界连接物理世界和数字世界传感数据传感数据传感数据传感数据传感数据传感数据物理世界无线传感网络在新一代网络中的角色接入网络无线传感网络核心网络现代微型传感器感知能力＋计算能力＋通信能力体积小能耗小传感器节点传感器模块：信息采集、数据转换处理器模块：控制、数据处理、网络协议无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发采集数据能量供应模块：提供能量无线传感器网络的特点 网络规模 ：结点数量与分布的地理范围 自组织网络 :自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统 拓扑结构的动态变化 :具有动态的系统可重构性 802.15.4标准：低功耗、低速率、低成本传感器网络的结构 根据节点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构。如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。平面结构 平面结构的网络比较简单，所有节点的地位平等，所以又可以称为对等式结构。源节点和目的节点之间一般存在多条路经，网络负荷由这些路径共同承担，一般情况下不存在瓶颈，网络比较健壮。 平面型的网络结构在节点的组织、路由建立、控制与维持的报文开销上都存在问题，这些开销会占用很大的带宽，影响网络数据的传输速率。另外，整个系统在宏观上将损耗很大的能量。还有一个缺点就是可扩充性差。分级结构 在分级结构中，传感器网络被划分为多个簇。每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一级的网络。簇头节点负责簇间数据的转发，簇成员只负责数据的采集。这大大减少了网络中路由控制信息的数量，具有很好的可扩充性。 问题就是簇头的能量消耗问题，簇头发送和接收报文的频率要高出普通节点几倍或十几倍，因而要求可以在簇内运行簇头选择程序来更换簇头。传感器微型处理器无线通信无线传感器网络由成千上万个微型传感器组成，每个微型传感器称为网络的一个“结点”。这些结点在一个微小的芯片上集成了信息采集、数据处理和无线电通信等多种功能。最小的芯片只有150×150×7.5 微米现代信息技术信息系统传感器技术感 官计算机技术大 脑通 信 技 术神 经无线传感器网络传感器CPU无线通信内 存应用程序电 源结点的构成网络中的网关（基站）（较强的处理、通信能力）网络中的结点（简单处理、短距离通信）唤醒、联络、确定自身位置 1、传感器结点激活；2、通过无线通信，确定自身的位置；3、自动组织成网络；网关 结点 核辐射光照温度湿度压力位移磁场图象声音压强土壤成分加速度各传感器分别探测外部信息因环境影响、能量耗尽等原因，结点容易发生故障。 ？各结点将信息汇聚到基站 结点出故障，其它结点会自动寻找别的“同伴”完成任务。 结点能量不足时，只能输出本身的信息，而无法传递其它结点的信息。（路由器）既要输出本身的信息，还要传递其它结点的信息。网关 信息经卫星、互联网到达用户网关对各路信息进行过滤，把重要的信息发送给用户。卫星、互联网网关 卫星、互联网1、是不是坦克？2、根据多点信息， 进行目标定位报告时间、方位、速度、方向传感器探测磁场和震动信息联络、自身定位、自动组织成网络大量结点随机分布网关无