2无线传感器网络重点课件.ppt
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- 关 键 词:
- 无线 传感器 网络 重点 课件
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1、无线传感器网络1.无线传感器网络的基本概念2.无线传感器网络的体系结构3.无线传感器网络的拓扑结构4.无线传感器网络的节点定位传感器网络的概念无线传感器网络(WSN:Wireless Sensor Network)是由部署在待监测区域内的大量的廉价的微型传感器节点组成。通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。其根本的目的就是协作地感知、采集和处理被该传感器节点组成的网络覆盖的区域中的信息。经过一定的初级处理并发送给对待测信息感兴趣的观察者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
2、量传感器网络的三要素节点上各种测试使用的传感器传感器要感知的各种待测数据对象对待测数据感兴趣的观察者传感器网络的特点第一,无线传感器网络的网络拓扑结构极易发生变化第二,无线传感器网络节点与节点之间采用的是自组织的通信方式第三,无线传感器网络中的传感器节点的电能是由节点所携带的电池直接供电的,因而节点携带能量十分有限第四,无线传感器网络中的传感器节点数量众多、分布密度较高使得单位面积上所拥有的网络节点数量远远大于传统的无线网络,并且这些大量的传感器节点根本无需底层基础设施的支持就能够自动组织构成一定结构的网络。第五,无线传感器网络具备有很强容错能力第六,由于无线传感器网络节点的体积和所携带能量有
3、限的限制,这些限制决定了传感器节点只能具备有限的计算和存储能力还有相对距离较短的通信能力第七,无线传感器网络节点无中心,无线传感器网络中的传感器节点无严格的控制中心所有的节点都是地位平等,加入和离开节点都是随意的没有严格的限制条件1.静态节点、不可控制部署2.动态节点、不可控制部署3.静态节点、可控部署4.动态节点、可控部署传感器网络拓扑可以根据节点的可移动与否和部署的可控与否分为四类:传感器网络的影响传感器网络将物理世界和信息技术连接起来传感器网络具有改造社会的潜力,将来广阔的应用领域使得传感器网络成为我们生活中不可缺少的部分传感器网络已经引起国内外科技界和工业界高度重视传感器网络的影响传感
4、器节点的限制传感器节点的限制传感器节点的限制传感器节点的限制传感器节点的限制传感器节点的限制传感器节点的限制传感器节点的限制传感器节点的限制传感器节点的限制传感器网络的网络结构sink-汇聚点sensor node-传感器节点sensor field-监测区域传感器网络的实体传感器节点功能:采集、处理、控制和通信等网络功能:兼顾节点和路由器Sink节点功能:连接传感器网络与Internet等外部网络,实现两种协议栈之间的通信协议转换,发布管理节点的监测任务,转发收集到的数据。特点:连续供电、功能强、数量少等传感器网络的协议栈 横向的通信协议层和纵向的网络管理平台能源管理平台:管理传感器节点如何
5、使用能量;移动管理平台:检测和注册传感器节点的移动,维护到汇聚点的路由,使得传感器节点能够跟踪它的邻居;任务管理平台:在一个给定的区域内平衡和调度监测任务拓扑控制的概念与意义概念拓扑控制(topology control)是一种协调节点间各自传输范围的技术,用以构建具有某些期望的全局特性(如,连通性)的网络拓扑结构,同时减少节点的能耗或增加网络的传输能力。意义1、减少节点的通信负载,提高通信效率;2、减少网络耗能,延长网络寿命;3、辅助路由协议;拓扑控制的研究方向WSN中拓扑控制可以分为两个研究方向:功率控制和层次拓扑结构控制。功率控制机制调整网络中每个节点的发射功率,保证网络连通,在均衡节点
6、中直接邻居数目(单跳可达邻居数目)的同时,降低节点之间的通信干扰。层次拓扑控制是利用分簇思想,使网络中的部分节点处于激活状态,成为簇头节点。由这些簇头节点构建一个连通的网络来处理和传输网络中的数据,并定期或不定期地重新选择簇头节点,以均衡网络中节点的能量消耗。拓扑控制与网络体系的关系MAC协议:基本任务是节点共享网络媒体的接入问题,为两个节点的MAC层实体之间提供可靠的数据链路。数据链路层:主要任务是完成组帧、差错控制、流量控制、功率控制、链路管理。网络层:提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上,进一步管理网络中的数据通信,将数据设法从源端经过若直干个中间节点传送到目的端,从而向传输层提供
7、最基本的端到端的数据传送服务。具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。拓扑控制的评价指标连通性 在没有拓扑算法前,两个节点之间存在k条路径,那么使用拓扑算法后,这两个节点中也应该有存在k条路径。覆盖性 覆盖问题中,最重要的因素是网络对物理世界的感知能力。吞吐量 化简后的网络拓扑结构应该能够支持与原始网络相似的通信量。扩展性(网络容量)减少数据传输节点所能影响的邻居节点的数量,减少节点通信的传输范围,可以有效减小网络中的冲突域,从而降低通信冲突的概率。相反,网络中的冲突就越多,节点通信也就更容易发生数据丢包或重传现象。鲁棒性 网络发生变化时,一些节点可能会变化它们的拓扑信息,显然,
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