无线传感网络中间件关键技术研究

无线传感器网络学习心得初次接触这个课程时，我无意地在课本中看到了对于无线传感器网络的基本概述：无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内目标检测与跟踪。

这让我联想到物联网体系的感知层与网络层，乍一想，这不就是物联网感知层与网络层的整体解决方案么？美国《商业周刊》与MIT 技术评论分别将无线传感器网络列为改变世界的10大技术之一。

作为一名物联网工程专业的大学生，了解于此，内心燃起了一团火焰，因为觉得这个将成为我们将以时代推动者的身份参与到人类21世纪的建设中。

学习无线传感器网络这个课程，分3个阶段，第一个阶段是分别讲解无线传感器网络里面的各个组成部分，包括物理层，信道接入技术，路由协议，拓扑技术，网络定位与时间同步技术等等。

第二个阶段是整合零碎的知识，总结出无线传感器网络的工作原理。

第三阶段是利用现有知识理解无线传感器网络在物联网环境下的应用并且能够根据现实需求设计出符合要求的一个整体的无线传感器网络。

第一阶段知识总结，（1）无线传感器网络物理层是数据传输的最底层，它需要考虑编码调制技术，通信速率，通信频段等问题。

信道接入技术中有IEEE 802.11MAC协议，S-MAC协议，Sift协议，TDMA技术，DMAC技术，CDMA 技术。

在物理层和信道接入技术主要有2个标准，一个是IEEE 802.15.4标准，一个是ZigBee标准，它们各有优劣，可根据现实情况采用不同标准。

（2）无线传感器网络路由协议的作用是寻找一条或或多条满足一定条件的，从源节点到目的节点的路径，将数据分组沿着所寻找的路径进行转发。

路由协议中有Flooding 协议，Gossiping协议，SPIN协议，DD协议，Rumor协议，SAR协议，LEACH 协议，PEGASIS协议等协议。

（3）动态变化的拓扑结构是无线传感器网络最大特点之一，拓扑控制策略为路由协议、MAC协议、数据融合、时间同步和目标定位等多方面都奠定了基础。

无线传感器网络的体系结构李宁 104753071172（河南大学，河南大学计算机与信息工程学院 475004）摘要：在对无线传感器应用特征进行分析的基础上，总结了无线传感器体系结构设计的要素，讨论了无线传感器网络的软件体系结构和通信体系结构。

通过与传统Ad hoc网络的对比，归纳了无线传感器网络在各层各面设计的特点。

文章认为虽然传统的传感器的应用方向主要在军事领域，但在民用领域也存在着广阔的前景。

关键词：无线传感器网络；软件体系结构；通信体系结构；自组织网络0 引言目前在无线通信领域和电子领域的进步促进了低成本、低功耗、多功能无线传感器的发展。

这些无线传感器体积小，并具有感知、数据处理和短距离通信的能力。

与传统的传感器相比，现在的无线传感器网络具有明显的进步。

无线传感器网络由大量高密度分布的处于被观测对象内部或周围的传感器节点组成。

其节点不需要预先安装或预先决定位置，这样提高了动态随机部署于不可达或危险地域的可行性。

传感器网络具有广泛的应用前景，范围涵盖医疗、军事和家庭等很多领域。

例如，传感器网络快速部署、自组织和容错特性使其可以在军事指挥、控制、通信、计算、智能、监测、勘测方面起到不可替代的作用。

在医疗领域，传感器网络可以部署用来监测病人并辅助残障病人。

其他商业应用还包括跟踪产品质量、监测危险地域等。

无线传感器网络的实现需要自组织(Ad hoc)网络技术。

尽管已有许多Ad hoc网络的协议和算法，但并不能够满足传感器网络的需求。

具体来说，相对于一般意义上的自组织网络，传感器网络有以下一些特色，需要在体系结构的设计中特殊考虑。

(1) 无线传感器网络中的节点数目高出Ad hoc网络节点数目几个数量级，这就对传感器网络的可扩展性提出了要求。

由于传感器节点的数目多开销大，传感器网络通常不具备全球唯一的地址标识，这使得传感器网络的网络层和传输层相对于一般网络而言，有很大的简化。

此外，由于传感器网络节点众多，因此，单个节点的价格对于整个传感器网络的成本而言非常重要。

1、无线传感网络简介无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区中观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。

2、无线传感网络的特点1）硬件资源有限：节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。

这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。

2）传感节点数目多、易失效：根据应用的不同，传感器节点的数量可能达到几百万个，甚至更多。

此外，传感器网络工作在比较恶劣的环境中，经常有新节点加入或已有节点失效，网络的拓扑结构变化很快，而且网络一旦形成，人很少干预其运行。

因此，传感器网络的硬件必须具有高强壮性和容错性，相应的通信协议必须具有可重构和自适应性。

3）通信能力有限：考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大，传感器网络采用多跳路由的传输机制。

传感器节点的无线通信带宽有限，通常仅有几百kbps 的速率。

由于节点能量的变化，受高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响，无线通信性能可能经常变化，频繁出现通信中断。

4）电源能量有限：网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。

其特殊的应用领域决定了在使用过程中，不能给电池充电或更换电池，一旦电池能量用完，这个节点也就失去了作用。

因此在无线传感器网络设计过程中，任何技术和协议的使用都要以节能为前提。

5）以数据为中心是网络的核心技术：对于观察者来说，传感器网络的核心是感知数据，而不是网络硬件。

例如，在应用于目标跟踪的传感器网络中，跟踪目标可能出现在任何地方，对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目标。

以数据为中心的特点要求传感器网络的设计必须以感知数据管理和处理为中心，把数据库技术和网络技术紧密结合，从逻辑概念和软、硬件技术两个方面实现一个高性能的以数据为中心的网络系统，使用户如同使用通常的数据库管理系统和数据处理系统一样自如地在传感器网络上进行感知数据的管理和处理。

无线传感网络一、无线传感网络的概念：无线传感网络WSN（WirelessSensorNetwork）或译无线感知网络，是一种由传感器节点构成的网络，通过大量低成本、资源受限的传感节点设备协同工作实现某一特定任务。

是一种全新的信息获取和处理技术。

它综合了传感技术、嵌入式计算技术、现代网络技术、无线通信技术、分布式智能信息处理技术等。

总之无线传感网络就是一种让观察者做到目视千里，耳听八方的新型科技。

二、无线传感网络的特点：1、无线传感网络可以自组织网络，网络自动配置，自动识别节点这包括自动组网、对入网的终端进行身份验证、防止非法用户入侵。

2、无线传感网络规模大，包括了大面积的空间分布，可以形成形成大面积的监视网络。

3、无线传感网络属于.动态性网络，它的能源受限制：网络大多工作在无人区或者对人体有伤害的恶劣环境中，环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，更换电源几乎是不可能的事。

这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化。

4、无线传感网络具有自动管理和高度协作性：在无线传感网络中，数据处理由节点自身完成，这样做的目的是减少无线链路中传送的数据量。

5、可靠的网络：传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，所以网络必须具有高度的可靠行才能完成人们的需求。

二、无线传感网络的现状：目前的无线传感网络发展主要集中在几个方面，协议通信层，网络管理技术层，网络支撑技术层等。

在国际上比较有代表性和影响力的实用和研发项目有遥控战场传感器系统(Remote Battlefield Sensor System,简称REMBASS --伦巴斯),网络中心战(NCW)及灵巧传感器网络(SSW)), 智能尘(smart dust),Intel®Mote,Smart-Its 项目,SensIT,SeaWeb,行为习性监控(Habitat Monitoring)项目,英国国家网格，美军"狼群"地面无线传感器网络，英特尔研究实验室研究人员将处方药瓶大小的32 个传感器连进互联网,以读出缅因州"大鸭岛"上的气候。

《物联网技术与应用》习题及答案第1章习题及答案1．选择题（1）1999年MIT成立了Auto-ID Center，并提出了（D），之后与七所知名大学共同组成Auto-ID Labs，旨在通过互联网平台，构造一个实现全球物品信息实时共享的网络。

A．射频识别码B．产品标识码C．物品辨识码D．产品电子码（2）下列选项中不属于物联网的网络层的主要技术的是（D）。

A．Internet技术B．移动通信网技术C．无线传感器网络技术D．数据挖掘技术（3）下列选项中不属于ZigBee的特点的是（C）。

A．无线传输技术B．短距离、低功耗C．通信范围较大、数据量较大D．采用分组交换和跳频技术（4）（D ）年中国把物联网发展写入了政府工作报告。

A．2000 B．2008 C．2009 D．2010 （5）第三次信息技术革命指的是（B）。

A．互联网B．物联网C．智慧地球D．感知中国（6）智慧地球是（D）提出来的。

A．德国B．日本C．法国D．美国2．填空题（1）物联网通常被公认为有三个层次，从下到上依次是感知层、网络层和应用层。

（3）从物联网技术体系结构解读物联网，可以将支持物联网的技术分为四个层次：感知技术、传输技术、支撑技术和应用技术。

（4）物联网支撑技术包括云计算与高性能计算技术、智能技术、数据库与数据挖掘技术、GIS/GPS技术、通信技术及微电子技术等。

（5）2010年以来，由国家发展改革委和国家标准委会同有关部门，相继成立了6个物联网行业应用标准工作组。

（6）2014年9月，由我国主导提出的物联网参考体系结构标准，已经顺利通过了物联网技术与应用ISO/IEC的国际标准立项，这是我国在国际标准化领域的又一个突破性进展。

3．判断题（1）物联网包括物与物互联，也包括人和人的互联。

（√）（2）物联网的出现，为我们建立新的商业模式提供了巨大的想象空间。

（√）（3）业界对物联网的商业模式已经达成了统一的共识。

（×）（4）物联网主动进行信息交换，非常好，技术廉价。

［摘要］2020年春季学期高校线上教学全面展开，本研究尝试无线传感器网络专业课程思政线上教学实践。

针对无线传感器网络的课程特点，把课程中的技术理论与实际应用相结合，开展专业技术解决热点问题的教学方法，融入爱国思想教育，让课程教学与思政教育完美结合。

本次线上课思政教学的实施，获得了学生的认可。

［关键词］在线教育；课程思政；无线传感器网络［中图分类号］G642［文献标志码］A ［文章编号］2096-0602（2020）40-0040-02无线传感器网络课程思政线上教学实践①张恩展，张霞（兰州理工大学计算机与通信学院，甘肃兰州730050）在计算机技术、通信技术、控制技术（3C 技术：Communication ，Computer ，Control ）高度发展的中国，高等教育教学工作面对突发事件（如大规模传染病、洪涝灾害等导致的线下教学中断）利用3C 技术在2020年把线上教育教学推到了历史的高峰。

在极短的时间内，线上教学快速地覆盖全国的所有高校，在我国高等教育历史上是第一次[1]。

在这样的背景下如何开展线上专业思政教育，如何利用好时政热点社会素材结合专业课的特点实施专业课思政教育是我们专业课教师面临的亟待解决的问题。

本研究从物联网工程专业的专业课程无线传感器网络教学实践入手，在确保课程教学质量和效果的同时，针对无线传感器网络的课程特点，把课程知识技术理论与突发事件防控应用相结合，开展专业技术针对突发事件防控需求解决实际问题的教学方法，融入爱国思想教育、心理健康教育，责任教育等，做好课程思政的教育教学工作。

一、无线传感器网络课程特点无线传感器网络是一门介绍无线传感器网络技术和应用的课程。

它涉及传感器技术、通信技术、计算机技术、控制技术等[2]。

课程内容主要讲述传感器网络的基本概念、技术、理论和应用。

无线传感器网络应用广泛，横跨多个领域，实际应用价值巨大。

因此，在2020年的时政热点事件背景下，本门课程的教学把课程的各个技术部分与公共卫生安全防控应用相结合，开展无线传感器网络技术解决人员体温检测联网、重要物资定位与追踪、重点人员身份识别与跟踪等教学单元。