物联网技术-第4章-无线传感器网络剖析.pptxVIP

第4章 无线传感网 4.1 无线传感器网络概述  4.3 无线传感器网络体系结构 4.4 无线传感器网络技术体系 4.2 无线传感器网络发展 4.1 无线传感器网络概述 一、什么是传感器网络 计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。 所谓无线网络，就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网（WLAN），与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。 4.1 无线传感器网络概述 传感器节点实物示例 传感器网络 物联网 CPS 4.1 无线传感器网络概述 无 线 网 络 有基础设施网 无基础设施网 移动Ad hoc网络 无线传感器网络 有基础设施的网络 需要固定基站,如使用的手机，属于无线蜂窝网，需要高大的天线和大功率基站来支持，基站就是最重要的基础设施； 使用无线网卡上网的无线局域网，由于采用了接入点这种固定设备，也属于有基础设施网。 4.1 无线传感器网络概述 无基础设施网-无线Ad hoc网络 节点是分布式的，没有专门的固定基站。 无线Ad hoc网络分为两类: 一类是移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network,简称MANET)，终端是快速移动的。 另一类就是无线传感器网络,节点是静止的或者移动很慢。 4.1 无线传感器网络概述 WSN-Wireless Sensor Networks 基础 微电子技术、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1 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。 4.1 无线传感器网络概述 解释2： 传感器网络是由一组传感器以特定方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布給观察者。 　　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。 “无线传感器网络”术语的标准定义 传感器技术 计算机技术 通 信 技 术 感 官 大 脑 神 经 现代信息技术 信息系统 无线传感器网络 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 4.1 无线传感器网络概述 传感器网络的特点 大规模网络：地理区域大；部署密集 提高信噪比；提高监测精度；增强容错性；减少盲区 自组织网络：不确定性；拓扑结构变化 多跳路由：通信距离有限，无专门路由设备 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 应用相关：没有统一的通信协议平台 以数据为中心 4.1 无线传感器网络概述 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 4.1 无线传感器网络概述 传感器网络概述－与ad hoc的不同 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 4.1 无线传感器网络概述 第一阶段 最早可以追溯二十世纪70年代越战时期使用的传统的传感器系统。 胡志明小道 胡志明小道 4.2 无线传感器网络发展 热带树 热带树 轰炸机 4.2 无线传感器网络发展 传感器仅产生探测数据流 传感器无计算能力 传感器之间不能相互通信 传统感知方法的特征 有线/无线连接 4.2 无线传感器网络发展 　第二阶段 感知能力＋计算能力＋通信能力 1999年商业周刊将传感器网络列为二十一世纪最具影响的21项技术之一 。 二十世纪80年代至90年代之间 4.2 无线传感器网络发展 第三阶段　 21世纪开始至今 2001 911事件 2002 橡树岭实验室提出“网络就是传感器”。 2003 2006 美国《技术评论》杂志评出深远影响人类未来生活的十大新兴技术，传感器网络列为第一 。 我国发布《国家中长期科学与技术发展规划纲要》。 4.2 无线传感器网络发展 现代感知方法 Sensing Area 传感器网络覆盖感知对象区域 每个传感器完成其临近感知对象的观测 多传感器协同完成感知区域的大观测任务 使用多跳路由算法向用户报告观测结果 Sink Internet 或 通信卫星 Sensor network 4.2 无线传感器网络发展 计算设备的演化历史 4.2 无线传感