无线传感器网络 第1章

有了硬件的低功耗模式，还需要搭配软件节能策略来 实现节能。软件节能策略的核心就是尽量使节点在不需要工作 的时候进入低功耗模式，仅在需要工作的时候进入正常状态。 除了单个节点要进行节能外，整个网络也需要均衡不同节点间 的能量消耗，以保证系统的整体生命周期足够长。一方面，
第4章 无线传感器网络感知节点技术
纳起来主要有硬件平台和软件程序两大类。因此，在设计感知 节点的硬件平台和软件程序时应考虑以下四个方面：
1．低成本与微型化 低成本的节点才能被大规模部署，微型化的节点才能使
第4章 无线传感器网络感知节点技术
部署更加容易。低成本与微型化是实现传感器网络大规模部署 的前提。通常，一个传感系统的成本是有预算的。在给定预算 的前提下，部署更多的节点、采集更多的数据能大大提高系统 的整体性能。因此，降低单个节点的成本十分重要。节点的大 小对系统的部署也会产生极大的影响。就目标跟踪系统(如 VigiNet)而言，微型化的节点能以更高的密度部署，从而提高 跟踪的精度；就医疗监控(如Mercury)而言，微型化的节点更 容易使用。
第4章 无线传感器网络感知节点技术
但是，传感器节点的性能并没有达到摩尔定律给出的 发展速度。1999年，WeC传感器节点采用8位4 MHz主频的处理 器，2002年Mica节点采用8位7.37 MHz的处理器，2004年Telos 节点采用16位4 MHz的处理器，Telos节点仍然是目前最广泛采 用的传感器节点。
第4章 无线传感器网络感知节点技术
1．太阳能电源 太阳能电源发电有两种方式，一种是光—热—电转换方 式，另一种是光—电直接转换方式。光—热—电转换方式利用 太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的 热能转换成蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转 换过程，后一个过程是热—电转换过程，转换过程与普通的火 力发电一样。光—电直接转换方式的太阳能电源是根据特定材 料的光电性质制成的，这种转换方式的电源也称为太阳能电池， 其原理是利用半导体的光生伏特效应或者光化学效应直接把光 能转化成电能，如图4-3所示。

《无线通信原理及应用》课后习题第1章无线传感器网络概述1、无线传感器网络的定义？2、传感器节点结构及其各部分功能？3、无线自主网的定义？4、传感网与无线自主网的主要区别？5、传感器网络的特点？6、传感器网络的应用主要包括那些方面？7、传感器网络的关键技术包括那些？第2章路由协议1、传统路由协议主要功能？2、无线传感器网络路由协议与传统路由协议有什么不同点？3、无线传感器网络的路由协议的特点？4、传感器网络路由机制的要求有哪些？5、根据传感器网络的不同应用敏感度不同，可将传感器网络的路由协议分为：6、能量路由策略主要有哪几种？7、能量多路径路由的基本思想？8、能量多路径路由的基本过程？9、定向扩散路由的基本思想？10、定向扩散路由机制的基本过程？11、谣传路由的基本思想？12、GEAR路由的基本过程？13、传感器网络有三种存储监测数据的主要方式？14、GEM路由的基本思想？15、虚拟极坐标建立过程的步骤？16、边界定位的地理路由的基本思想？17、一个信标节点确定边界节点的过程？18、目前，研究人员提出的可靠路由协议主要从两个方面考虑？19、基于不想交路径的多路径路由机制的基本思想？20、ReInForM路由的基本过程？21、SPEED协议的基本过程？22、SPEED协议主要由几部分组成？第3章MAC协议1、在设计无线传感器网络的MAC协议时，需要着重考虑哪几个方面？2、在无线传感器网络中，人们经过大量实验和理论分析，总结出可能造成网络能量浪费的主要原因包括哪几方面？3、传感器网络的MAC协议分哪三类？4、基于竞争的MAC协议的基本思想？5、IEEE 802.11MAC协议有哪两种访问控制方式？6、S-MAC协议工作机制？7、流量自适应侦听机制的基本思想？8、Sift协议的设计目的？9、Sift协议的核心思想？10、Sift协议的工作原理？第4章拓扑控制1、网络的拓扑结构控制与优化有着十分重要的意义，主要表现在以下几个方面？2、传感器网络中的拓扑控制按照研究方向可以分为哪两类？3、拓扑结构的常见算法有哪些？4、基于节点度算法的核心思想？5、基于邻近图的算法的作用？6、什么是LEACH算法？7、LEACH算法的实现过程？8、GAF算法的基本思想是什么？9、GAF算法的执行过程10、TopDisc算法的基本思想是什么？11、STEM-B (STEM-BEACON)算法的基本思想是什么？12、ASCENT算法执行分哪几个阶段？第5章IEEE 802.15.4标准1、IEEE 802. 15. 4标准的实现目标？2、IEEE 802. 15. 4标准定义的LR-WPAN网络具有哪些特点？3、IEEE 802. 15. 4网络根据应用的需要可以哪些网络结构。

Ｃeｎt ｒal SouｔｈUniveｒsiｔｙ无线传感器网络实验报告学院:班级:学号：姓名：时间:指导老师：第一章基础实验１了解环境1.１实验目的安装 IAＲ开发环境。

CC2530 工程文件创建及配置。

源代码创建,编译及下载。

1.2 实验设备及工具硬件:ＺＸ２53０A 型底板及CC2530 节点板一块,USB 接口仿真器,PC 机软件:PC 机操作系统 WｉnXP，IＡＲ集成开发环境，TI 公司的烧写软件。

1.３实验内容１、安装IAR 集成开发环境IAR 集成开发环境安装文件所在光盘目录:物联网光盘\工具\C Ｄ-EW8051-７60１2、ZＩBGEE 硬件连接安装完ＩAR 和 Sｍartｒf Fｌaｓh Prｏｇrａmｍｅr 之后,按照图所示方式连接各种硬件，将仿真器的２0 芯 JTAＧ口连接到ＺX2５30A 型 CC2５30 节点板上，USB 连接到ＰC 机上，RS-23２串口线一端连接ZX2530A 型 CC253０节点板，另一端连接 P Ｃ机串口。

3、创建并配置 CC2530 的工程文件IAＲ是一个强大的嵌入式开发平台，支持非常多种类的芯片。

IAR 中的每一个 Proｊecｔ，都可以拥有自己的配置，具体包括Ｄevice 类型、堆/栈、Ｌinkeｒ、Deｂuｇger 等。

（１）新建Ｗoｒｋsｐace 和Pｒoｊｅct首先新建文件夹leｄｔest。

打开 IAR,选择主菜单Filｅ -＞New -> Worksｐａce 建立新的工作区域。

选择Pｒojeｃt -＞Creａte Ｎeｗ Projｅct -> Emｐｔy Prｏｊect,点击 OK，把此工程文件保存到文件夹ｌedtest 中,命名为：leｄtest.ｅwp(如下图)。

(2）配置Leｄtｅsｔ工程选择菜单Ｐrojecｔ－＞Optｉons...打开如下工程配置对话框选择项 General Optioｎs，配置 Tarｇet 如下Dｅvice：ＣC25３0;（3）Ｓtack/Heaｐ设置：XDAＴA stack sizｅ:0x1FF(4）Debugger 设置：Driｖｅr：Texａs Instruments （本实验为真机调试,所以选择TI；若其他程序要使用IAＲ仿真器，可选 Simulatoｒ）至此，针对本实验的IＡR 配置基本结束.4、编写程序代码并添加至工程选择菜单 File－>New－>Fiｌｅ创建一个文件，选择Ｆile->Save 保存为ｍaｉn.ｃ将 maiｎ.c 加入到 leｄtest 工程,将实验代码输入然后选择 Pｒoject->Reｂｕｉld All 编译工程编译好后,选择Proｊect－>Dｏwｎloａd and dｅbug 下载并调试程序下载完后，如果不想调试程序,可点工具栏上的按钮终止调试。

传感器结点由电源、感知部件、嵌入式处理器、存储器、 通信部件和软件这几部分构成。电源为传感器提供正常工作所 必需的能源。感知部件用于感知、获取外界的信息，并将其转 换为数字信号。处理部件负责协调结点各部分的工作。通信部 件负责与其他传感器或用户的通信。软件是为传感器提供必要 的软件支持。
传感器网络的用户是感知信息的接收者和使用者，可以是 人也可以是计算机或其他设备。
发送
接收
空闲
通信
睡眠
图1-1传感器节点能量消耗情况
1.2.3传感器节点的限制
2．通信能力有限
无线通信的能量消耗与通信距离的关系为：
E= k × d n
其中k是系数，参数n满足关系2<n<4，n的取值与很多因素有关，例如传感器 节点部署贴近地面时，障碍物多干扰大，n 的取值就大；天线质量对信号发 射质量的影响也很大。考虑诸多因素，通常取n为3，即通信能耗与距离的三 次方成正比。 随着通信距离的增加，能耗将急剧增加。因此，在满足通信连通度的前提下应 尽量减少单跳通信距离。一般而言，传感器节点的无线通信半径在100m以内 比较合适。
第1 章
概述
1.1无线传感器网络的基本概念
目前无线网络可分为两种 ：一种是有基础设施的网络；另一种是无基础 设施网，又称为无线Ad Hoc网络，结点是分布式的，没有专门的固定基站。 无线Ad Hoc网络又可分为两类：一类是移动Ad Hoc网络，它的终端是快速移 动的。另一类就是无线传感器网络，它的结点是静止的或者移动很慢。
1.2.1与现有无线网络的区别
另外，传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力 等都十分有限。传统无线网络的首要设计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；而传感器网络的首要设计目标是能源 的高效使用，这也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一。