无线传感器网络的移动性.

第一章物联网：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

无线传感器网络综合了计算技术、通信技术及传感器技术，其任务是利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测。

无线传感器网络通常包括传感器节点、汇聚节点和任务管理节点。

典型的无线传感器网络结构包括哪几部分？一般情况下由以下四个基本单元组成：数据采集单元、控制单元、无线通信单元以及能量供应单元。

无线传感器网络基本节点拓扑结构可分为基于簇的分层结构和基于平面的拓扑结构两种选择题：无线传感器网络可实现数据的采集量化，处理融合和传输应用，具有无线自组织网络的移动性、电源能力局限性，规模大、自组织性、动态性、可靠性、以数据为中心等等。

第2章无线传感器网络物理层的传输介质主要包括电磁波和声波。

无线电波、红外线、光波等负责使在两个网络主机之间透明传输二进制比特流数据成为可能，为在物理介质上传输比特流建立规则，以及在传输介质上收发数据时定义需要何种传送技术。

无线传感器网络物理层接口标准对物理接口具有的机械特性、电气特性、功能特性、规程特性进行了描述。

作为一种无线网络，无线传感器网络物理层协议涉及传输介质以及频段的选择、调制、扩频技术方式等，同时实现低能耗也是无线传感器网络物理层的一个主要研究目标。

IEEE 802.15.4 该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为关键目标，旨在个人或者家庭范围内不同设备之间建立统一的低速互连标准。

有16个信道工作于2.4GHz ISM频段，2.4GHz频段提供的数据传输速率为250kb/s，对于高数据吞吐量、低延时或低作业周期的场合更加适用有1个信道工作于868MHz频段以及10个信道工作于915MHz频段。

一、引言无线传感器网络是一种独立出现的计算机网络，它的基本组成单位是节点，这些节点集成了传感器、微处理器、无线接口和电源四个模块。

传统的计算机网络技术中业已成熟的解决方案可以借鉴到无线传感器网络中来。

但是基于无线传感器网络自身的用途和优点，开发专用的通信协议和路由算法已经成为了当前无线传感器网络领域内急待研究的课题。

二、无线传感器网络的特点１、无线传感器网络包括了大面积的空间分布比如在军事应用方面，可以将无线传感器网络部署在战场上跟踪敌人的军事行动，智能化的终端可以被大量地装在宣传品、子弹或炮弹壳中，在目标地点撒落下去，形成大面积的监视网络。

２、能源受限制网络中每个节点的电源是有限的，网络大多工作在无人区或者对人体有伤害的恶劣环境中，更换电源几乎是不可能的事，这势必要求网络功耗要小以延长网络的寿命，而且要尽最大可能的节省电源消耗。

３、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。

相对于那些布置在预先指定地点的传感器网络而言，无线传感器网络可以借鉴ａｄｈｏｃ方式来配置，当然前提是要有一套合适的通信协议保证网络在无人干预情况下自动运行。

４、网络的自动管理和高度协作性在无线传感器网络中，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，只有与其他节点相关的信息才在链路中传送。

以数据为中心的特性是无线传感器网络的又一个特点，由于节点不是预先计划的，而且节点位置也不是预先确定的，这样就有一些节点由于发生较多错误或者不能执行指定任务而被中止运行。

为了在网络中监视目标对象，配置冗余节点是必要的，节点之间可以通信和协作，共享数据，这样可以保证获得被监视对象比较全面的数据。

对用户来说，向所有位于观测区内的传感器发送一个数据请求，然后将采集的数据送到指定节点处理，可以用一个多播路由协议把消息送到相关节点，这需要一个唯一的地址表，对于用户而言，不需要知道每个传感器的具体身份号，所以可以用以数据为中心的组网方式。

一、无线传感器网络的概述1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网络的体系构造示意图，组成局部〔P1-2〕定义：无线传感器网络〔wireless sensor network, WSN〕是由部署在监测区域内大量的本钱很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观看者或者用户另一种定义：无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络掩盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户三要素：传感器，感知对象和观看者任务：利用传感器节点来监测节点四周的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置承受多跳路由的方式将数据发送给会聚节点，再通过会聚节点将数据传送到用户端，从而到达对目标区域的监测体系构造示意图：组成局部：传感器节点、会聚节点、网关节点和基站2、无线传感器网络的特点〔P2-4〕（1）大规模性且具有自适应性（2）无中心和自组织（3）网络动态性强（4）以数据为中心的网络（5）应用相关性3、无线传感器网络节点的硬件组成构造〔P4-6〕无线传感器节点的硬件局部一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供给模块4 局部组成。

4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow 公司的Mica 系列节点〔Mica2、Telosb〕的硬件组成〔P6〕5、无线传感器网络的协议栈体系构造〔P7〕1.各层协议的功能应用层：主要任务是猎取数据并进展初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件传输层：负责数据流的传输掌握网络层：主要负责路由生成与路由选择数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和过失掌握物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能2.治理平台的功能（1）能量治理平台治理传感器节点如何使用能源。

题型：共计38～39题，计算题较少，原理题很多（1）选择题15’（2）填空题10’（3）名词解释3’x5（4）作图题10’x1（5）问答题20’x1（根据原理应用自主进行选择作答）第1章1.P3图1.1 无线网络的分类2.无线传感器的定义P3无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域感知对象的监测信息，并报告给用户。

无线传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户；无线传感器网络的基本功能：协作式的感知、采集、处理和发布感知信息。

图1.2 现代信息技术与无线传感器网络之间的关系无线传感器网络三个功能：数据采集、处理和传输；对应的现代信息科技的三大基础技术：传感器技术、计算机技术和通信技术；对应的构成了信息系统的“感管”、“大脑”和“神经”。

4.P5 P6★图1.3 无线传感器网络的宏观架构传感器网络网关原理是什么？无线传感器通常包括传感器节点（sensor node），汇聚节点（sink node）和管理节点（manager node）。

汇聚节点有时也称网关节点、信宿节点。

传感器节点见后2要点介绍。

Sink node：网关节点通过无线方式接收各传感器节点的数据并以互联网、移动通信网等有线的或无线的方式将数据传送给最终用户计算机。

网关汇聚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，再传输给有线网络的PC或服务器。

汇聚节点通常具有较强的处理能力、存储能力和通信能力，它既可以是一个具有足够能量供给和更多存资源与计算能力的增强型传感器节点，也可以是一个带有无线通信接口的特殊网关设备。

汇聚节点连接传感器网络和外部网络。

通过协议转换实现管理节点与传感器网络之间的通信，把收集到的数据信息转发到外部网络上，同时发布管理节点提交的任务。

5.传感器网络节点的组成P5图1.4 传感器网络节点的功能模块组成传感器网络节点由哪些模块组成？－－－作图、简答传感器模块负责探测目标的物理特征和现象，计算机模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发布和接受，电源模块负责节点供电，节点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。

AD hoc与无线传感器网络摘要:无线传感器网络是由具有感知、计算和通信能力的微型传感器、以Ad hoc 方式构成的网络。

WSN可实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息。

分析了Ad hoc和WSN的特点,浅析了目前的无线传感器网络。

关键词:Ad hoc;无线传感器网络;应用1 移动Ad hoc移动Ad hoc网络[1]是由无线移动节点组成的具有任意和临时性网络拓扑的动态自组织网络系统。

如其中的每个节点既可以作为主机,同时也可以作为路由器来使用,除了可以运行用户应用程序, 还可以通过其它节点转发数据包,节点之间是以对等方式连接的,其主要特征包括以下方面:(1)动态拓扑。

节点具有任意移动性。

此外,无线传播条件的快速改变, 也导致了网络拓扑需以不可预测的方式任意和快速地改变;(2)带宽限制和变化的链路容量。

移动Ad hoc网络采用无线传输技术作为底层通信手段,相对于有线信道具有较低的容量;并且由于多路访问、多径衰落、噪声和信号干扰等多种因素,使得移动节点的实际带宽小于理论上的最大带宽值;(3)有限的安全性。

通常,移动无线网络由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等原因,会比有线网络更易受到安全性的威胁。

这些安全性的攻击包括窃听、电子欺骗和拒绝服务等攻击手段。

(4)网络自主性。

无线Ad hoc网相对常规通信网络而言,最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要现有信息基础网络设施。

这也是个人通信的一种体现形式;(5)能量限制节点。

移动节点依靠电池提供工作所需的能量。

减少功耗将是影响网络协议设计的一个非常重要的因素;(6)多跳通信。

由于无线收发机的信号传播范围有限,Ad hoc网络要求支持多跳通信。

这种多跳通信由此也带来了隐藏终端、暴露终端和公平性等问题。

(7)分布式控制。

无线Ad hoc网络中的用户节点都兼备独立路由和主机功能,不存在一个网络中心控制点,用户节点之间的地位是平等的,网络路由协议通常采用分布式控制方式,因而具有很强的鲁棒性和抗毁性。

芯片 sta 概念芯片 STA（Station，设备）是指在无线通信系统中的终端设备，例如笔记本电脑、智能手机、物联网设备等。

STA 在无线通信中起着重要的角色，它们通过接收和发送无线信号，与无线网络进行交互，实现数据的传输和接收。

下面是关于芯片 STA 的相关概念的参考内容：1. STA 工作模式：- 主动模式：STA 主动发送请求，通过无线网络进行数据的传输和接收。

- 被动模式：STA 等待接收请求，并返回响应，进行数据的传输和接收。

2. STA 功能：- 连接网络：STA 可以主动搜索和连接无线网络，通过认证和加密机制进行安全的网络连接。

- 数据传输：STA 可以发送和接收数据，实现与其他 STA 或网络设备之间的通信。

- 扫描网络：STA 可以扫描周围的无线网络，获取网络信息和信号强度，选择最佳的网络进行连接。

- 配置参数：STA 可以配置网络参数，例如 IP 地址、子网掩码、网关等。

3. STA 的无线通信技术：- Wi-Fi：STA 可以通过 Wi-Fi 技术与无线路由器或其他 STA 进行通信，实现无线局域网的连接和数据传输。

- 蓝牙：STA 可以通过蓝牙技术与其他蓝牙设备进行通信，实现短距离的无线传输，例如耳机、键盘、鼠标等。

- 无线传感器网络：STA 可以作为无线传感器网络的节点，通过无线通信传输环境中的传感器数据。

4. STA 的特性：- 无线连接性：STA 可以通过无线信号与网络设备进行连接，避免了有线连接的局限性。

- 移动性：STA 可以随时移动，只要仍在无线网络覆盖范围内，就可以保持与网络的连接。

- 节能性：STA 在不需要通信时，可以进入低功耗模式，以节约电能。

- 硬件集成：STA 的相关功能被集成在芯片中，具有小尺寸、低功耗和成本低的特点。

5. STA 的应用：- 个人用户：笔记本电脑、智能手机等消费电子产品都是STA，用于连接家庭无线网络或公共场所的无线热点。

- 商业环境：办公室、商场、酒店等场所提供公共无线网络，方便用户进行移动办公和上网。

4.无线传感器网络的路由协议有哪些类型路由协议的设计要求由协议主要分为四类；基于聚簇的路由协议、以数据为中心路由协议、基于地理位置路由协议和能量路由协议。

现有的无线传感器网络路由协议设计以节能、延长网路生命周期为主要目的。

1）QOS路由；目前传感器网络路由协议的研究重点主要集中在能量效率上，而在未来的研究中可能还需要解决由视频和成像传感器以及实时应用引起的QOS问题。

2）支持移动性:目前的WSNS路由协议对网络的拓扑感知能力和移动性的支持比较差，如何在控制协议开销的前提下，支持快速拓扑感知是一个重要挑战。

3）安全路由：由于WSNS的固有特性，其路由协议极易受到安全威胁，是网络攻击的主要目标，设计简单、有效、适用于WSNS的安全机制是今后努力的方向。

4）有效功能：WSNS中数据通信最为耗能，今后尽量通过使用数据融合技术、数据传输中采用过滤机制来减少通信量，并通过让各节点平均消耗的能量来保持通信量的负载均衡。

5）容错性；由于WSNS节点容易发生故障，应尽量利用节点易获得的网络信息计算路由，以确保在路由出现故障时能够尽快得到恢复，可采用多路径传输来提高数据传输的可靠性。

5、无线传感器网络的路由协议具有哪些特点1）能量优先，（2）基于局部拓扑信息（3）以数据为中心（4）应用相关6. 什么是数据融合技术，它在传感器网络中的作用是什么数据融合是一种多源信息处理技术，它通过对来自同一目标的多源数据进行优化合成，获得比单一信息源更精确、完整的估计或判决。

在传感器网络中的作用在于；节省整个网络的能量，增强所收集数据的准确性，提高数据收集效率。

第一章：1.无线传感网与自组织网络的主要异同点有哪些答：无线传感网是自组织网路的一种典型应用，虽然具有移动自组织特征，但与传统的移动自组织网络相比，又有不同之处，主要区别有以下几点：1）无线传感网以数据为中心；2）在通信方式方面，无线传感网节点主要使用广播通信，而别自组织网络节点采用点对点通信；3）在网络节点的处理能力方面，自组织网络的处理能力较强，而无线传感网节点的处理能力、计算能力和存储能力都有限；4）在网络节点规模方面，无线传感网包含的节点数量比自组织网络高几个数量级；5）由于无线传感网节点数量的原因，其节点没有统一的标示。

4.3无线传感器网络4.3.1无线传感器网络简介及意义4.3.1.1无线传感器网络简介1.名称：无线传感器网络，英文全称是Wireless Sensor Networks, 日常使用多缩写为WSN，是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。

2.WSN中传感器的通信方式是通过无线通信。

3.功能：是一种新型的信息获取系统。

4.组成和构成：是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。

无线传感器网络是一种低功耗、自组织网络，一般由一个或多个基站（Sink节点）和大量部署于监测区域、配有各类传感器的无线网络节点构成。

每个节点成本低，功耗小，具有一定计算处理能力、通信能力。

虽然单个节点采集数据并不精确，也不可靠，但是大量节点相互协作形成高度统一的网络结构，提高了数据采集的准确度和运行的可靠性。

5.应用环境和方向：可部署于在敌占区、灾害区、核反应堆等人力不可达的特殊区域进行数据采集、传输等，具有其他网络无法比拟的特性，可广泛用于国防、环境监测、智能家居等领域。

6.目的：是协作监测、感知和采集网络覆盖区域内各种感知对象的信息，并对这些信息进行处理，最终发送给观察者。

4.3.1.2 无线传感器网络的意义1.无线传感器网络引起了全世界的关注，被认为是继互联网之后的第二大网络。

2.无线传感器网络被称为21世纪最具影响的技术之一；是改变世界的十大新兴技术之首；是全球未来的四大高新技术产业之一。

3.在无线传感器网络研究及其应用方面，我国与发达国家几乎同步启动，它已经成为我国信息领域，位居世界前列的少数项目之一。

4.3.2无线传感器网络的发展1.传感器网络和无线传感器网络的发展历程：传感器网络的发展历程分为以下三个阶段：传感器→无线传感器→无线传感器网络。

第一阶段:最早可以追溯至越战时期使用的传统的传感器系统。

当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，“胡志明小道”是胡志明部队向南方游击队输送物资的秘密通道，美军对其进行了狂轰滥炸，但效果不大。

移动无线传感器网络中的覆盖与定位技术研究移动无线传感器网络（Mobile Wireless Sensor Networks，MWSN）作为无线传感器网络的一种特殊形态，具有涉及更复杂的问题和更高的技术挑战。

其中，覆盖与定位技术是MWSN中关键的研究领域。

本文将重点探讨MWSN中的覆盖与定位技术，并介绍相关的研究进展和应用。

一、覆盖技术覆盖是指传感器节点通过无线通信技术对感兴趣的区域进行监测和采集。

在MWSN中，覆盖技术的目标是通过最少的传感器节点来实现对目标区域的全面监测，同时保证网络的稳定性和能耗效率。

1. 部署策略部署策略是覆盖技术中的核心问题之一，不同的部署策略对网络的性能和效率有着重要影响。

常见的部署策略包括均匀部署、随机部署和克隆部署等。

均匀部署可以实现全面覆盖，但传感器节点数量较多，造成能耗过高；随机部署能够降低能耗，但无法保证全面覆盖；克隆部署可以通过克隆节点来增加覆盖率，但会引入重复信息。

因此，需要根据实际应用场景和需求选择合适的部署策略。

2. 覆盖维持和修复MWSN中的传感器节点可能会出现能量耗尽、故障或被移动等情况，导致覆盖范围减小或不完整。

为了维持和修复覆盖，需要对节点状态进行实时监测和管理。

此外，可以通过部署额外的节点来补充覆盖区域，或者通过传感器节点的移动来调整覆盖范围。

二、定位技术定位技术是MWSN中另一个重要的研究方向，它的目标是通过无线通信技术确定传感器节点的位置信息。

准确的定位信息对于很多应用如目标跟踪、导航和地理信息系统等都是必要的。

1. 节点定位算法节点定位算法是定位技术中的核心内容，目前常见的定位算法包括多普勒效应法、距离测量法、角度测量法和混合定位法等。

多普勒效应法通过测量移动节点和参考节点之间的多普勒频移来计算位置；距离测量法基于节点之间的信号强度和传播时间来估算距离；角度测量法利用方向和角度信息来定位节点；混合定位法结合多种技术来提高定位准确度。

不同的算法适用于不同的环境和应用场景，研究人员需要根据实际需求选择合适的定位算法。

无线传感器网络无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）指采用无线通信技术将大量分布式的无线传感器节点进行网络互联，并通过节点之间的协同工作实现对环境信息的采集、处理、传输和应用的一种网络系统。

它具有低成本、低功耗、分布式、自组织等特点，在环境监测、智能交通、物流管理等领域有着广泛的应用前景。

一、无线传感器网络的概念与组成无线传感器网络是由大量的无线传感器节点组成的分布式网络系统。

每个节点都具有感知环境、处理数据和进行通信的能力，可以通过无线通信方式与其他节点进行数据交换和协同工作。

节点之间通过无线信道进行数据传输，形成了一个覆盖范围广、布局灵活的网络。

无线传感器网络的组成主要包括以下几个要素：1. 无线传感器节点：每个节点包含感知器、处理器、无线通信模块和电源等组件。

它们能够感知环境中的各种物理量，如温度、湿度、压力等，并将采集到的数据进行处理和传输。

2. 网络拓扑结构：是指无线传感器节点之间的连接方式。

常见的拓扑结构有星型、多跳、分簇等，不同的拓扑结构适用于不同的应用场景和需求。

3. 路由协议：用于节点之间的数据传输和通信，实现节点之间的协作和信息交换。

常见的路由协议有LEACH、TBRPF等，选择合适的路由协议对于网络性能和能耗有着重要的影响。

4. 数据处理与存储：无线传感器网络中的节点通常会对采集到的数据进行处理和存储，以便后续分析和应用。

节点可以通过数据压缩、聚合等方式减少数据的传输量，并采用存储技术将数据保存在本地或云端。

二、无线传感器网络的应用领域无线传感器网络在许多领域都有着广泛的应用，下面列举了一些典型的应用领域：1. 环境监测：无线传感器网络可以用于实时监测环境中的温度、湿度、气体浓度等参数，对环境变化进行监测和预警。

这在农业、气象、能源等领域都有着重要的应用价值。

2. 智能交通：无线传感器网络可以用于交通状况的实时监测和智能调度，提高交通效率和安全性。