无线传感器网络第1讲-概述(2016)
- 格式:ppt
- 大小:9.03 MB
- 文档页数:80
无线传感器网络技术讲义引言无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统,通过无线通信和自组织方式协同工作,用于感知、采集、处理和传输环境信息的一种新型网络。
它具有广泛的应用前景,包括环境监测、智能交通、智能农业、物联网等各个领域。
本讲义将从无线传感器网络的基本概念、架构、通信技术、能量管理等方面进行介绍,以帮助读者深入了解无线传感器网络技术。
1. 无线传感器网络基本概念1.1 传感器节点传感器节点是无线传感器网络的基本组成单元,它由传感器、处理器、存储器、无线通信模块等要素组成。
传感器节点可以感知环境中的各种信息,如温度、湿度、光照强度等,并将这些信息传输给其他节点或基站。
1.2 无线传感器网络的特点无线传感器网络具有以下特点:•分布式:无线传感器节点可以分布在广泛的区域内,形成一个分布式的网络系统。
•自组织:无线传感器节点通过自组织的方式协同工作,能够自动适应网络拓扑变化和节点故障。
•节能:由于无线传感器网络中的节点往往由电池供电,节点之间的通信和数据处理通常需要节能处理。
•大规模:无线传感器网络可以由成千上万个节点组成,能够覆盖广泛的区域。
2. 无线传感器网络架构2.1 智能传感器节点智能传感器节点是无线传感器网络中的一个关键部分,它集成了传感器、处理器、存储器和通信模块等要素。
智能传感器节点能够感知环境中的信息,并将这些信息传输给其他节点或基站。
2.2 网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构分为多种类型,包括星型拓扑、网状拓扑、层次拓扑等。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景,可以根据实际需求选择合适的网络拓扑。
2.3 基站基站是无线传感器网络中的一个重要组成部分,它通过与传感器节点进行通信,实现对传感器网络的管理和控制。
基站通常由一台或多台计算机组成,可以用于收集、存储和处理从传感器节点传输过来的信息。
3. 无线传感器网络通信技术3.1 传感器节点通信无线传感器节点之间的通信可以通过无线电波进行传输,常用的通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
无线传感器网络概述1.无线传感器网络(WSN)的定义:无线传感器网络(WSN)是指将大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点,通过人工布设、空投、火炮投射等方法设置在预定的监控区域,构成的“智能”自治监控网络系统,能够检测、感知和采集各种环境信息或检测对象的信息。
2.传感器的节点分布及通信方式:由于传感器节点数量众多,布设时智能采用随机投放的方式,传感器节点的位置不能预先确定。
节点之间可以通过无线信道连接,并具有很强的协同能力,通过局部的数据采集、预处理以及节点间的数据交互来完成全局任务,同时节点之间采用自组织网络拓扑结构。
由于传感器节点是密集布设的,因此节点之间的距离很短,在传输信息方面多跳(multi—hop)、对等(peer to peer)通信方式比传统的单跳、主从通信方式更适合在无线传感器网络中使用,例如:使用多跳的通信方式可以有效地避免在长距离无线信号传播过程中遇到的信号衰落和干扰等各种问题。
3.WSN运行的环境:一、WSN可以在独立封闭的环境下(如局域网中)运行。
二、WSN也可以通过网关连接到网络基础设施上(如Internet)。
在这种情况中,远程用户可以通过Internet浏览无线传感器网络采集的信息。
4.无线数据网络的定义及无线自组网络的特点:主流的无线网络技术,如IEEE 802.11、Bluetooth都是为了数据传输而设计的,我们称之为无线数据网络。
目前,无线数据网络研究的热点问题就是无线自组网络技术,这项技术可以实现不依赖于任何基础设施的移动节点在短时间内的互联。
特点有如下几点:○1无中心和自组性(优点):无线自组网络没有绝对的控制中心,网络中节点通知分布式的算法来协调彼此的行为,这种算法无需人工干预和其他预置网络设施就可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。
○2动态变化的网络拓扑(缺点):移动终端能够以任意速度和方式在网中移动,在通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化。
《无线传感器网络技术概论》课程标准无线传感器网络技术概论课程标准课程简介本课程旨在为学生提供有关无线传感器网络的技术基础知识,包括它们的设计、实现和应用。
学生将了解无线传感器网络的特点和应用领域,熟悉无线传感器网络的硬件和软件设计,并研究如何在实际问题中应用无线传感器网络。
研究目标本课程主要目标是让学生熟悉无线传感器网络技术的基本概念和应用,包括:- 理解无线传感器网络的特点、工作原理以及基本组成部分;- 熟悉无线传感器网络的硬件设计、软件设计和通信协议;- 掌握无线传感器网络应用的基本方法和实践技巧;- 能够针对特定需求设计无线传感器网络应用,并具备实际应用能力。
课程内容第一章无线传感器网络的概述1.1 无线传感器网络的概念和特点1.2 无线传感器网络的应用领域1.3 无线传感器网络的组成部分第二章无线传感器网络的硬件设计2.1 无线传感器网络的节点2.2 无线传感器网络的传感器2.3 无线传感器网络的能量管理第三章无线传感器网络的软件设计3.1 无线传感器网络的操作系统3.2 无线传感器网络的编程语言3.3 无线传感器网络的仿真软件第四章无线传感器网络的通信协议4.1 无线传感器网络的协议栈4.2 无线传感器网络的MAC协议4.3 无线传感器网络的路由协议第五章无线传感器网络应用的基本方法和实践技巧5.1 无线传感器网络应用的实验平台5.2 无线传感器网络应用的程序设计5.3 无线传感器网络应用的实际应用案例教学方式本课程采用课堂讲授、实验、讨论等多种教学方式,强调理论与实践相结合,注重学生的探究与实践能力培养。
考核方式学生的考核将包括课堂表现、实验报告、设计案例报告以及课程论文等形式。
其中,实验和设计部分的考核占主要比重。
参考书目- 《无线传感器网络技术》- 《无线传感器网络与物联网》- 《无线传感器网络的设计与实现》。