第1章 无线传感网络技术绪论

基本思想
周期性睡眠和监听 ；协商一致的睡眠调度机制（虚拟簇） 自适应的侦听机制，减少信息的传输延迟 带内信令来减少重传和避免监听不必要的数据 消息分割和突发传递机制来减少控制信息的开销和消息
的传递延迟
SMAC协议-关键技术1
周期性睡眠和监听
一个周期内有睡眠和监听两种状态 节点之间协同，保持监听同步 同步调度，形成虚拟簇 全监听周期，保证邻居发现 降低功耗，增加延迟
的可能
SMACS协议-关键技术2
链路建立
节点A和D分别在Td和Ta时刻开始进行邻居发现
节点B和C分别在Tb和Tc时刻开始进行邻居发现
两个时隙分配不同的频点 fx和fy
D、A相互发现
Tframe
发送时隙 接收时隙
fx
…
fx
…
Node D
Td
fx …
fx …
Node A
Ta
fy
B、C相互发现
Tb
由一个二进制位串组成 每一位表示节点在当前时隙应处于何种状态，1为监听，
0为睡眠 形式：0m1，m=0,1,…N-1，m代表串中0的个数 每个节点启动时的模式串为1，表示流量很大 节点根据网络流量更新模式
在第一个时隙内无数据发送：更新模式为 01 在第二个模式中监听时隙内仍无数据发送：更新模式为 001；依此类推
SMACS协议-关键技术4
邻居发现和信道分配
节点B选择一个随机的频点，将时隙对在超帧中的位置信 息以及选择的频点通过Type4发送给节点C。这些信息成 功交换之后，B和C之间就完成了时隙分配和频率选择， 可以切换到对应的时隙和频率进行通信。
Node B
Type1 Type3
Type4 Type2
分配型MAC协议

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第一章
1.1 无线传感器网络的基本概念 1.2 无线传感器网络的体系结构 1.3 无线传感器网络的基本特点
1.4 无线传感器网络的发展现状与趋势 1.5 无线传感器网络面临的挑战 1.6 无线传感器网络的应用领域
1.2 无线传感器网络的体系结构
簇头节点 监控接入
簇头节点
无线或有线 网络
监控终端
1.5
无线传感器网络面临的挑战
由于单个传感器节点的能力有限，往往不能单独完成对 目标的测量、跟踪和识别工作，而需要多个传感器节点采用 一定的算法通过交换信息，对所获得的数据进行加工、汇总 和过滤，并以事件的形式得到最终结果。数据的协作传递过 程中涉及网络协议的设计和节点பைடு நூலகம்能量消耗问题，也是目前 研究热点之一。
1.5
无线传感器网络面临的挑战
无线传感器网络系统具有严格的资源限制，需要设计低开销 的通信协议，同时也会带来严重的安全问题。由于传感器节点有 些会设置在屋内，也有许多会设置在户外，会在各种环境下部署 节点，所以节点必须具备良好的抗干扰能力，现场环境可能极寒 冷、极炎热、极干或极湿等恶劣条件，这些都不能对节点的感知 产生影响，也不能对节点内的电路运作产生影响，同时也不能对 节点间的信息传递产生影响。关于这些就相当考验节点的设计， 不仅要考虑节点的外壳设计，还要考虑内部电路的设计。因此， 如何使用较少的能量完成数据加密、身份认证、入侵检测及在破 坏或受干扰的情况下可靠地完成任务，也是无线传感器网络研究 与设计面临的一个重要挑战。
1.4 无线传感器网络的发展现状与趋势 1.5 无线传感器网络面临的挑战 1.6 无线传感器网络的应用领域
1.5
无线传感器网络面临的挑战
1
1.5
无线传感器网络面临的挑战

无线传感器网络课设目录第一章绪论---------------------------------------------------------1 1.1 课题的背景------------------------------------------------------1 1.2 国内外研究现状--------------------------------------------------1 1.3 课程设计意义和目标----------------------------------------------2 第二章无线传感器网络简介-------------------------------------------3 2.1 传感器网络体系结构----------------------------------------------3 2.2 无线传感器网络的特征--------------------------------------------6 第三章无线传感器网络节点硬件设计方案------------------------------10 3.1 硬件设计方案---------------------------------------------------10 3.2 微处理器的选型与电路设计---------------------------------------10 3.3 供电电路设计---------------------------------------------------12 第四章无线传感器网络节点功能软件设计和电路调试--------------------14 4.1 编程环境-------------------------------------------------------14 4.2 程序加载和调试工具介绍-----------------------------------------14 4.3 传感器ADC数据采集程序设计-------------------------------------15 4.4 电池状态监测及充电模块程序设计---------------------------------16 4.5 电路功能调试---------------------------------------------------18 第五章总结与展望--------------------------------------------------19 参考文献-----------------------------------------------------------20第一章绪论1.1课题的背景当今世界通信技术迅猛发展，无线通信技术已逐步深入到社会生活的各个领域，其中无线传感器网络技术是很有前途的新兴技术之一。

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以数据为中心
在无线传感器网络中，人们通常只关心某 个区域内某个观测指标的数值，而不会去 具体关心单个节点的观测数据。 用户使用传感器网络查询事件时，直接将 所关心的事件通告给网络，而不是通告给 某个确定编号的节点。网络在获得指定事 件的信息后汇报给用户。
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网络的通信保密和安全性十分重要，信道 加密、抗干扰、用户认证和其他安全措施 都需要特别考虑。
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无线传感器网络的特征
深入研究表明，无线传感器网络有着与无 线自组网络明显不同的技术要求和应用目 标。无线自组网络以传输数据为目的，致 力于在不依赖于任何基础设施的前提下为 用户提供高质量的数据传输服务；而无线 传感器网络以数据为中心，将能源的高效 使用作为首要设计目标。
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无线传感器网络的体系结构概述
应用服务接口
网络管理接口
安
全
/
拓 扑 控
服 务 质 量
移 动
/ 能
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无线传感器网络的特征
作为Internet在无线和移动范畴的扩展和延伸，无线自组网络 （Ad-hoc Network）由若干采用无线通信的节点动态地形成一个 多跳的移动性对等网络，从而不依赖于任何基础措施。
无线传感器网络与 无线自组网络的共 同特点：
分布式 自组织 拓扑变化 多跳路由 安全性差
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多跳路由
由于节点发射功率限制，节点的覆盖范围 有限，通常只能与它的邻居节点通信。
多跳路由是由普通网络节点协作完成，没 有专门的路由设备。每个节点既可以是信 息的发起者，也可以是转发者。