文档介绍：第7章无线传感器网络 Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 2本章内容简介☆无线传感器网络概述☆无线传感器网络的体系结构☆无线传感器网络的通信协议☆无线传感器网络的应用☆无线传感器网络的研究进展☆无线传感器网络的仿真 Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 3传感器背景?传感器指包含敏感元件和转换元件的检测设备, 将检测和感知的信息变换成电信号,进一步转换成数字信息进行处理、存储和传输。?人的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉,分别对应光照/图像传感器、声音传感器、温度/湿度/压力传感器、气体传感器、生化传感器等。还有感知速度、位置、超声波、不可见光、射线、磁性、离子等各种传感器。?微电子学领域的微机电系统(Micro-Electro- Mechanical System , MEMS) 对智能传感器技术发展起支撑作用,包含微型部件如机构、传感器、执行器、信号处理和控制电路、接口、通信、电源等。 Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 4无线传感器网络概述?无线传感器网络的背景☆ WSN : Wireless works ☆通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日渐成熟☆各种具备感知、计算和通信能力的微型传感器的出现☆由许多微型传感器共同构成的无线传感器网络备受关注☆ WSN 可使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下获得大量详实可靠的物理世界的真实信息。 Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 5 WSN 的历史发展? 1980 年, DARPA( 美国国防部高级计划局)的分布式传感器网络项目( Distribued works ) ? 1994 年,加州大学洛杉矶分校的 William J Kaiser 向 DARPA 提交建议书” Low Power Wireless integrated Microsensors ”,里程碑. ? 1998 年, 阐述了 WSN 的科学意义, DARPA 巨资启动了 sensorIT 项目,目标是实现”超视距”战场监测. Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 6 WSN 的历史发展? 1999 年,美国《商业周刊》将其列为 21 世纪最重要的 21 项技术之一, 橡树岭国家实验室提出“网络就是传感器”(Network is Sensor) 的论断. ? 2001 年,美国《 MIT 技术评论》将 WSN 列于十种改变世界未来新兴技术之首。? 2006 年,中国《国家中长期科学与技术发展规划纲要》为信息技术确定了三个前沿方向,其中两个与 WSN 相关,即自组网技术和智能感知技术。 Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 7 WSN 的定义与特点☆ WSN 定义: WSN 综合了传感器、嵌入式计算、分布式信息处理、无线通信等技术,能协作地实时监测、感知、采集网络区域内的各种环境或被监测对象的信息,并处理信息,进一步获取更详尽准确的数据,传送给需要这些数据信息的用户。 Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 8 Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 9 ?与传统无线网络的区别? WSN 是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统,节点数目庞大、分布密集。?由于环境影响和能量耗尽,节点更容易出现故障。?无线传感器节点的处理能力、存储能力、通信能力和电池能量等都十分有限, 且能量资源无法补充。?优先目标是能源的高效利用,而非高质量服务、高带宽利用。?传感节点在布置完毕后,除了少数节点需要移动以外,大部分节点都是静止的。 Jin & Jiang , 无线网络技术教程:原理、应用与实验, Tsinghua University Press 10 ?多跳通信。由于低功率射频器件的信号传播范围有限, WSN 应该能支持多跳通信,下图示意了从目标节点A(source ),经节点 B、C、D、E, 到BS(sink )的多跳传输过程。?高度自适应的自治能力。由于应用的特殊性(