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无线传感器网络知识点总结 第一章 无线传感器网络的分类 无线传感器网络的定义：无线传感器网络是大量静止的或移动的传感器网络以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地探测，处理和传输网络覆盖区域内感知对象的检测信息。 传感器网络的三种功能：数据采集（感官），处理（大脑），传输（神经）。 传感器网络的基本要素：传感器，感知对象，用户。 传感器节点由电源、存储器、感知部件、嵌入式处理器、通信部件、和软件组成。 与现有无线传感器网络的区别：传统无线网络设计的目标是提供高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源，而传感器网络设计的目标是能源的高效使用。 传感器节点的限制： 电源能量有限：节点的体积小，人员不可达 通信能力有限：E=K*Dn N通常取值为3，尽量选择多跳。 计算和存储能力有限：价格低，功耗小。 传感器网络是集成了监控，控制以及无线通信的网络系统。节点多，容易受到环境的影响，网络拓扑结构容易变化。 传感器节点消耗能量的模块主要包括传感器模块，处理器模块和无线通信模块。绝大部分的能量消耗在无线通信模块。 传感器组网的特点： 自组织性：节点平等，没有中心，通过分布式算法来相互协调。优点是不会因为单个节点的脱离而受到损害。能够进行配置和管理，通过拓扑机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。自组织要适应网络拓扑的结构的动态变化。 以数据为中心：以数据本身作为查询或传输线索的思想，更接近于自然语言交流的习惯，因此说是一个以数据位中心的网络。 应用相关性 动态性：传感器网络的拓扑结构因如下原因改变： 环境因素或电源耗尽 环境变化造成链路带宽变化，甚至时断时续。 传感器网络的传感器，感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性 新节点的加入 网络规模大：大规模范围，小范围的传感器密集 可靠性：必威体育官网网址性和安全性 无线传感器网络的关键性能指标： 网络的工作寿命 网络覆盖范围 网络搭建成本和难易程度 网络响应时间 无线传感器网络发展的三个阶段 第一阶段：传统的无线传感器 例子：热带树（由震动和声响组成） 节点只产生探测数据流，没有计算能力，并且相互之间不能通信，传统的无线传感器网络只能获取单一信号，节点只能进行单一的点对点通信，网络一般采用分级处理结构。 第二阶段：传感器网络节点集成化 节点之间相互协作，但自主运行，将信息发送到它们的处理节点。这些节点同时具备了感知能力，计算能力，通信能力。 第三阶段：多跳自组网 例子：抓住本拉登 特点：网络传输自组织，低功耗。 无线传感器网络结构、覆盖与连接 拓扑结构：无线传感器网络的拓扑结构是组织无线传感器节点的组网技术 按组网形态和方法分类 无线传感器网络的拓扑结构： 平面网络结构：对等结构，没有中心管理节点。 拓扑结构简单，容易维护，，具有较好的健壮性，但是组网比较复杂。 分级网络结构： 网络上层：骨干节点，平面结构 网络下层：一般节点 骨干节点：包括相同的MAC层、路由、管理、和安全等功能的协议 一般节点：可能没有路由、管理及汇聚处理等功能 特点：网络拓扑性能好，便于集中管理，可以降低系统的建设成本，提高网络的覆盖率和可靠性。但是集中管理开销大，硬件成本高，一般传感器节点之间可能不够直接通信。 混合网络结构：网络上层：平面结构 网络下层：平面结构，各个节点能直接通信 和分级网络结构的区别是一般的传感器节点能够直接通信，不需要汇聚到骨干节点，来转发数据。支持的功能更强大，所需的成本更高。 d) Mesh网络结构：规则分布，只允许和节点最近邻居通信 完全链接的网络结构 Mesh网络结构 某个节点可以被指定为族首节点，而且实现额外的功能。可以被替换。 Mesh网络结构的无线传感器网络的特点： 由无线节点构成网络 节点按照Mesh拓扑结构部署，网内节点至少可以和另一个节点通信。 支持多跳路由 功耗限制和移动性取决于节点类型及应用的特点 存在多种网络接入方式，可以通过星型，Mesh等节点方式额其他网络集成。 无线传感器网络区域覆盖： 能效随机覆盖方法 连接性随机覆盖方法 区域覆盖：要求覆盖的面积最大 点覆盖：覆盖要求的节点 一般边界覆盖：不可知区域覆盖 无线传感器网络覆盖能效评价指标： 覆盖指标：采用可靠度概念 能耗指标 无线传感器网络通信 网络通信协议： 应用层：应用业务、安全性 传输层：可靠性、流量控制、吞吐量 网络层：连接/无连接、路由、可达性 数据链路层：介质访问、功率管理、帧格式 物理层：信道编码、无线传输、调制解调 网络管理平台（填空）：拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全