无线传感器网络-第一章方案课件.ppt
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- 无线 传感器 网络 第一章 方案 课件
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1、无线传感器网络技术基础无线传感器网络技术基础适用:电气信息类专业适用:电气信息类专业章节内 容 学时学时 1绪论32常用微型传感器13传感器网络的通信技术44传感器网络的支撑技术65传感器网络的应用开发基础66传感器网络协议的技术标准27传感器网络技术的应用28无线传感器网络设计与实验8 本课章节与课时安排教材及参考书教材及参考书n1、无线传感器网络简明教程,崔逊学,清华大、无线传感器网络简明教程,崔逊学,清华大学出版社学出版社n2、无线传感器网络,孙利民,清华大学出版社、无线传感器网络,孙利民,清华大学出版社n3、智能无线传感器网络,于海斌,科学出版社、智能无线传感器网络,于海斌,科学出版社
2、 联系方式联系方式办公室:基础实验楼办公室:基础实验楼340340电电 话:话:8431546884315468E-mailE-mail:911历史事件历史事件寻找拉登藏身之处寻找拉登藏身之处应用需求引发研究热潮应用需求引发研究热潮综观计算机网络技术的发展史,应用需求始终是推综观计算机网络技术的发展史,应用需求始终是推动和左右全球网络技术进步的动力与源泉。动和左右全球网络技术进步的动力与源泉。一一什么是无线传感器网络什么是无线传感器网络二二传感器网络的发展历史传感器网络的发展历史三三传感器网络的应用情况传感器网络的应用情况四四传感器网络的关键技术传感器网络的关键技术v教学目的:掌握传感器网络的
3、基本情况v本章重点:基本概念、应用情况无无 线线 网网 络络有基础设施网有基础设施网无基础设施网无基础设施网移动移动Ad hocAd hoc网络网络无线传感器网络无线传感器网络有基础设施的网络有基础设施的网络n需要固定基站需要固定基站, ,如使用的手机,属于无线蜂窝网,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;最重要的基础设施;n使用无线网卡上网的无线局域网,由于采用了接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。入点这种固定设备,也属于有基础设施网。无基础设施网无基础
4、设施网- -无线无线Ad hocAd hoc网络网络n节点是分布式的,没有专门的固定基站节点是分布式的,没有专门的固定基站。n无线无线Ad hoc网络分为两类网络分为两类: : 一类是一类是移动移动Ad hoc网络网络( (Mobile Ad hoc Network, ,简称简称MANET) ),终端是快速移动的。终端是快速移动的。n另一类就是另一类就是无线传感器网络无线传感器网络, ,节点是静止的或者移节点是静止的或者移动很慢。动很慢。 无线传感器网络无线传感器网络(WSN)是是大量大量的静止或移动的的静止或移动的传感传感器器以以自组织自组织和和多跳多跳的方式构成的无线网络,目的是的方式构成
5、的无线网络,目的是协协作作地地采集采集、处理处理和和传输传输网络覆盖地域内感知对象的网络覆盖地域内感知对象的监监测信息测信息,并报告给,并报告给用户用户。传感器技术传感器技术计算机技术计算机技术通通 信信 技技 术术感感 官官大大 脑脑神神 经经现代信息技术现代信息技术信息系统信息系统无线传感器网络无线传感器网络物物 理理 层层数据链路层数据链路层网网 络络 层层传传 输输 层层应应 用用 层层能能 量量 分分 配配移移 动动 管管 理理应应 用用 优优 化化1.1传感器网络的常用逻辑结构图传感器网络的常用逻辑结构图传感器传感器1 1传感器传感器2 2传感器传感器N N无线链路无线链路无线接口
6、无线接口模块模块监控主机监控主机基本工作过程基本工作过程n(1) 传感器节点的处理器模块完成计算与控制功能,传感器节点的处理器模块完成计算与控制功能,射频模块完成无线通信传输功能,传感器探测模射频模块完成无线通信传输功能,传感器探测模块完成数据采集功能,通常由电池供电,封装成块完成数据采集功能,通常由电池供电,封装成完整的低功耗无线传感器网络。完整的低功耗无线传感器网络。n(2) 网关节点只需要具有处理器模块和射频模块,网关节点只需要具有处理器模块和射频模块,通过无线方式接收探测终端发送来的数据信息,通过无线方式接收探测终端发送来的数据信息,再传输给有线网络的再传输给有线网络的PC机或服务器。
7、机或服务器。n(3) 各种类型的低功耗网络终端节点可以构成星形各种类型的低功耗网络终端节点可以构成星形拓扑结构,或者混合型的拓扑结构,或者混合型的ZigBee拓扑结构,有的拓扑结构,有的路由节点还可以采用电源供电方式。路由节点还可以采用电源供电方式。1.2传感器网络节点的结构 1 1、节点的体系组成、节点的体系组成 从无线联网的角度来看,传感器网络节点从无线联网的角度来看,传感器网络节点的体系由分层的的体系由分层的网络通信协议、网络管理平台网络通信协议、网络管理平台和应用支撑平台和应用支撑平台三个部分。三个部分。1.3 1.3 网络体系结构网络体系结构节点的体系组成节点的体系组成 类似于传统类
8、似于传统InternetInternet网络中的网络中的TCP/IPTCP/IP协议体系,协议体系,它由物理层、数据它由物理层、数据链路层、网络层、链路层、网络层、传输层和应用层组传输层和应用层组成。成。(1) 网络通信协议网络通信协议(2) (2) 网络管理平台网络管理平台 网络管理平台网络管理平台主要是对传感器节点自身的管主要是对传感器节点自身的管理和用户对传感器网络的管理,包括拓扑控制、理和用户对传感器网络的管理,包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。网络管理等。(3) (3) 应用支撑平台应用支撑平台 应用支撑
9、平台应用支撑平台建立在网络通信协议和网络建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上,包括一系列基于监测管理技术的基础之上,包括一系列基于监测任务的应用层软件任务的应用层软件; ; 通过应用服务接口和网络管理接口来为通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。终端用户提供各种具体应用的支持。应用支撑平台包括如下内容:应用支撑平台包括如下内容: 时间同步时间同步 定位定位 应用服务接口应用服务接口 网络管理接口网络管理接口2 2、传感器网络的结构、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。分为平面
10、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。果网络规模很大,则必须采用分级网络结构。(1) (1) 平面结构平面结构 平面结构的网络平面结构的网络比较简单,所有节点比较简单,所有节点的地位平等,又称为的地位平等,又称为对等式结构。对等式结构。 源节点和目的节源节点和目的节点之间一般存在多条点之间一般存在多条路经,网络负荷由这路经,网络负荷由这些路径共同承担,一些路径共同承担,一般情况下不存在瓶颈,般情况下不存在瓶颈,网络比较健壮。网络比较健壮。平面结构的不足平面结构的不足 平面型的网络结构在节点的组织
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