無線感測器網路路由協議設計要點

㈠ 無線感測器知識大全，看完請收藏！

物聯網是在現有互聯網的基礎上發展起來的，物聯網除了融合網路、信息技術、RFID技術之外，還引入了無線感測器技術，使得物聯網有了更深的發展，而且無線感測器技術還與嵌入式系統技術、現代網路以及無線通信技術進行結合，所以無線感測器本身也是一個炙手可熱的研究領域。

感測器技術

    無線感測器網路結構介紹

    無線感測器網路系統通常包括匯聚節點(Sinknode)、感測器節點(Sensornode)與管理節點。

    大量感測器節點隨機部署在監測區域附近或者內部，感測器節點檢測的數據沿著其他的感測器節點逐條地進行傳輸，在傳輸的過程中檢測數據可能會被多個節點進行處理，經過跳後路由到匯聚的節點，然後通過衛星或者互聯網傳輸到達管理節點，而用戶通過對節點的管理對感測器網路進行管理、發布監測數據和管理。

感測器整體部署

    無線感測器網路特點介紹

    規模大

    為了能夠獲取精確信息，在監測區域通常部署大量感測器節點，一般情況下會達到上萬個甚至更多，感測器網路的大規模性主要包括了兩個方面的含義：一方面是感測器節點的部署非常密集，在面積狹小的空間內密集的部署了大量的感測器節點。另一方面，是感測器節點分布在區域很大的范圍內，比如在原始的大森林中採用感測器網路進行森林防火的安全環境監測，這種在區域寬廣的范圍內需要部署大量的感測器節點。

    可靠性

    無線感測器節點非常適合部署在自然環境惡劣或者人類不宜居住的區域，這些節點可能工作在環境較惡劣的地方，遭受風吹、雨淋、日曬，還甚至遭到人或者動物的破壞，而這些感測器節點往往採用隨機進行部署，部署的方式是利用飛機散播，或炮彈發射到指定的區域進行部署，所以這些節點要非常堅固，不容易被損壞，可靠性很強。

    自組織

    在感測器網路應用中，通常情況下感測器節點會被放置在沒有基礎結構的地方，其實感測器節點的相隔距離、精確位置不能預先確定。你可以想像，通過飛機散播或者炮彈發射大量感測器節點到面積廣闊的森林、山谷之中，這樣就必須要求感測器節點本身具有自組織的能力，能夠進行自我管理和配置，通過網路協議和拓撲控制機制自動形成轉發監測數據的多跳無線網路系統。

    動態性

    感測器網路的拓撲結構有可能會因為下列因素而發生改變：①環境的變化可能會造成無線通信鏈路帶寬產生變化，有時甚至會時斷時通;②電力資源出現故障或耗盡導致的感測器節點故障或者失效;③感測器網路的感知對象、感測器與觀察者這三要素都可能具有移動性;④有新節點加入，通常這種情況就必須要求感測器網路系統要能適應這種變化，具有動態系統可重構性。

    無線感測器網路有哪些安全問題

    安全路由

    一般在無線感測器網路中，大量的感測器節點都密集分布在一個區域內，信息傳輸可能要經過很多節點才能到達目的地，而且感測器網路具有多跳結構和動態性，因此，需要去每個節點都應具備路由功能，

    由於每個節點都是潛在的路由節點，因此更易受到攻擊，這樣就可能使網路不怎麼安全，安全的路由演算法會直接影響無線感測器的可用性和安全性，安全路由協議一般是採用認證和鏈路層加密，身份認證、多路徑路由、雙向連接認證和認證廣播等機制，非常有效的提高了網路抵禦外部攻擊的能力，從而增強路由的安全性。

㈡ 無線感測器網路

無線感測器網路(wirelesssensornetwork，WSN)是綜合了感測器技術、嵌入式計算機技術、分布式信息處理技術和無線通信技術，能夠協作地實時監測、感知和採集網路分布區域內的各種環境或監測對象的信息，並對這些數據進行處理，獲得詳盡而准確的信息。傳送到需要這些信息的用戶。它是由部署在監測區域內大量的廉價微型感測器節點組成，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織的網路系統。感測器、感知對象和觀察者構成了感測器網路的三要素。
無線感測器網路作為當今信息領域新的研究熱點，涉及到許多學科交叉的研究領域，要解決的關鍵技術很多，比如：網路拓撲控制、網路協議、網路安全、時間同步、定位技術、數據融合、數據管理、無線通信技術等方面，同時還要考慮感測器的電源和節能等問題。
所謂部署問題，就是在一定的區域內，通過適當的策略布置感測器節點以滿足某種特定的需求。優化節點數目和節點分布形式，高效利用有限的感測器網路資源，最大程度地降低網路能耗，均是節點部署時應注意的問題。
目前的研究主要集中在網路的覆蓋問題、連通問題和能耗問題3個方面。
基於節點部署方式的覆蓋：1)確定性覆蓋2)自組織覆蓋
基於網格的覆蓋：1)方形網格2)菱形網格
被監測目標狀態的覆蓋：1)靜態目標覆蓋2)動態目標覆蓋
連通問題可描述為在感測器節點能量有限，感知、通信和計算能力受限的情況下，採用一定的策略(通常設計有效的演算法)在目標區域中部署感測器節點，使得網路中的各個活躍節點之間能夠通過一跳或多跳方式進行通信。連通問題涉及到節點通信距離和通信范圍的概念。連通問題分為兩類：純連通與路由連通。
覆蓋中的節能對於覆蓋問題，通常採用節點集輪換機制來調度節點的活躍／休眠時間。連通中的節能針對連通問題，也可採用節點集輪換機制與調整節點通信距離的方法。而文獻中涉及最多的主要是從節約網路能量和平衡節點剩餘能量的角度進行路由協議的研究。

㈢ 協議相比，無線感測器網路的路由協議具有哪些特點

與傳統網路的路由協議相比，無線感測器網路的路由協議具有以下特點：
（1）能量優先
由於節點的能量有限，因此需要考慮節點的能量消耗以及網路能量均衡使用的問題。
（2）基於局部拓撲信息
節點只能獲取局部拓撲信息且資源有限，需要實現簡單高效的路由機制。
（3）以數據為中心
感測器網路通常包含多個感測器節點到少數匯聚節點的數據流，按照對感知數據的需求、數據通信模式和流向等，以數據為中心形成信息的轉發路徑。
（4）應用相關
感測器網路的應用環境千差萬別，需要針對每一個具體應用的需求，設計與之適應的特定路由機制。
根據無線感測器網路路由的特點，現階段WSN路由協議設計要遵從如下原則：
（1）能量利用率優先考慮
無線感測器網路路由協議以節能為目標，採用各種方式減少通信消耗，延長WSN的生存時間。
（2）數據為中心
以數據為中心的路由協議要求採用基於屬性的命名機制，某個節點的故障並不會影響整個協議的運行，提高了網路的強健性。
（3）不影響感測器節點探測精度條件下的數據聚合
通過數據聚合，將多個節點的數據綜合成有意義的信息，提高了感知信息的准確性，同時增強了系統的強健性。
（4）實現節點定位和目標追蹤
通過節點定位，達到路由決策的目的，同時降低整個系統的能量消耗，提高系統的生存時間。

㈣ 設計無線感測器網路的節點部署方案時必須考慮哪些問題

設計無線感測器網路節點需要遵循以下幾個主要的原則。
（1）微型化與低成本
由於無線感測器網路節點數量大，只有實現節點的微型化與低成本才有可能大規模部署與應用。因此節點的微型化與低成本一直是研究人員追求的主要目標之一。對於目標跟蹤與位置服務一類的應用來說，部署的無線感測器節點越密，定位精度就越高。對於醫療監控類的應用來說，微型節點容易被穿戴。實現節點的微型化與低成本需要考慮硬體與軟體兩個方面的因素，而關鍵是研製專用的片上系統（System on Chip，SoC）晶元。對於傳統的個人計算機，內存2GB、硬碟100GB已經是常見的配置，而一個典型的無線感測器節點的內存只有4kB、程序存儲空間只有10kB。正是因為感測器節點硬體配置的限制，所以節點的操作系統、應用軟體結構的設計與軟體編程都必須注意節約計算資源，不能夠超出節點硬體可能支持的范圍。
（2）低功耗
感測器節點在使用過程中受到電池能量的限制。在實際應用中，通常要求感測器節點數量很多，但是每個節點的體積很小，攜帶的電池能量十分有限。同時，由於無線感測器網路的節點數量多、成本低廉、部署區域的環境復雜，有些區域甚至人員不能到達，因此感測器節點通過更換電池來補充能源是不現實的。如何高效使用有限的電池能量，來最大化網路生命周期是無線感測器網路面臨的最大的挑戰。
感測器節點消耗能量的模塊包括：感測器模塊、處理器模塊和無線通信模塊。隨著集成電路工藝的進步，處理器和感測器模塊的功耗變得很低。圖2-43給出了感測器節點各部分能量消耗情況。從圖中可以看出，感測器節點能量的絕大部分消耗在無線通信模塊。感測器節點發送信息消耗的電能比計算更大，傳輸1bit信號到相距100m的其他節點需要的能量相當於執行3000條計算指令消耗的能量。
圖2-43感測器節點各部分能量消耗情況無線通信模塊存在四種狀態：發送、接收、空閑和休眠。無線通信模塊在空閑狀態一直監聽無線信道的使用情況，檢查是否有數據發送給自己，而在休眠狀態則關閉通信模塊。從圖中可以看到，無線通信模塊在發送狀態的能量消耗最大；在空閑狀態和接收狀態的能量消耗接近，但略少於發送狀態的能量消耗；在休眠狀態的能量消耗最少。為讓網路通信更有效率，必須減少不必要的轉發和接收，不需要通信時盡快進入休眠狀態，這是設計無線感測器網路協議時需要重點考慮的問題。
（3）靈活性與可擴展性
無線感測器網路節點的靈活性與可擴展性表現在適應不同的應用系統，或部署在不同的應用場景中。例如，感測器節點可以用於森林防火的無線感測器網路中，也可以用於天然氣管道安全監控的無線感測器網路中；可以用於沙漠乾旱環境下天然氣管道安全監控，也可以用於沼澤地潮濕環境的安全監控；可以適應單一聲音感測器精確位置測量的應用，也可以適應溫度、濕度與聲音等多種感測器的應用；節點可以按照不同的應用需求，將不同的功能模塊自由配置到系統中，而不需重新設計新的感測器節點；節點的硬體設計必須考慮提供的外部介面，可以方便地在現有的節點上直接接入新的感測器。軟體設計必須考慮到可裁剪，可以方便地擴充功能，可以通過網路自動更新應用軟體。
（4）魯棒性
普通的計算機或PDA、智能手機可以通過經常性的人機交互來保證系統的正常運行。而無線感測器節點與傳統信息設備最大的區別是無人值守，一旦大量無線感測器節點被飛機拋灑或人工安置後，就需要獨立運行。即使是用於醫療健康的可穿戴節點，也需要獨立工作，使用者無法與其交互。對於普通的計算機，如果出現故障，人們可以通過重啟來恢復系統的工作狀態。而在無線感測器網路的設計中，如果一個節點崩潰，那麼剩餘的節點將按照自組網的思路，重新組成具有新拓撲的自組網。當剩餘的節點不能夠組成新的網路時，這個無線感測器網路就失效了。因此感測器節點的魯棒性是實現無線感測器網路長時間工作重要的保證。更多http://www.big-bit.com/news/list-75.html

㈤ 無線感測器網路的內容簡介

學習無線感測器網路，建議從幾個方面入手：
1、找相關專業書籍來深入學習，如無線感測器網路簡明教程，無線感測器網路基礎知識等
2、找相關企業去請教交流，最好能夠針對某個實例進行探究。比如深圳信立，從事無線感測器網路技術長達10年，在這方面應該擁有豐富的技術經驗和成功的合作案例。
以上僅供參考，希望對你有用。

㈥ 無線感測器網路的關鍵技術有哪些

感測技術，包括光感、聲感等。
無線網路技術，基於紅外的、基於無線電磁波的等無線網路技術。
無線網路數據包在有線網路的傳輸技術，一般是需要進行二次封裝的，才能將無線網路數據包在有線網路中進行傳輸。

㈦ 簡述無線感測器網路路由協議的考慮因素

• 能耗：WSN節點通常使用電池或其他有限的能源供電，因此路由協議需要考慮盡量減少節點的能耗消耗，延長節點壽命。

• 通信質量：WSN節點通常通過無線信道進行通信，信道質量受到多種因素的影響，如信道雜訊、信道干擾等。路由協議需要考慮如何利用有效的路由路徑，最大限度地提高通信質量。

• 數據傳輸延遲：WSN通常用於實時監測和控制，路由協議需要保證數據在盡可能短的時間內傳輸到目標節點，以滿足實時性的要求。

• 網路拓撲結構：WSN的節點通常分布在廣泛的區域中，需要考慮網路的拓撲結構，如節點之間的距離、閉桐節點分布的密度、節點之間的關系等。

• 網路安全性：WSN的節點通常分布在開放環境中，可能會受到各種攻擊，因此路由協議需要考慮網路安全性，防止節點被攻擊，保護數據的安全。

• 路由協議的復雜度：WSN通常包含大量的節點，路由協議需要盡可能簡單，易於實現和維護。

總之，WSN路由協議需要綜合考慮以上多個因素，以滿足不同應用場景檔讓下的要求，並保證網路的高效、穩定、安全轎蠢坦和可靠性。

㈧ 五大類路由協議各適合於哪種類型的無線感測器網路

1.Flooding和Gossiping[361是兩種傳統的路由協議，在轉發數據的過程中不需要任何路由演算法和維護網路拓撲結構。適合節點數較少且變動性較少的環境。
2.SPIN(sensor protocol for imformation via negotiation)是以數據為中心的路由協議。SPIN協議引入了兩個關鍵的革新協商和資源自適應。SP琳協議的優點是用元數據協商機制消除了整個網路冗餘數據的傳輸，解決了內爆和重疊問題。資源自適應機制有效的延長了每個感測器節點的壽命。
3.定向擴散(Dhcted Diftision)是以數據為中心的路由協議發展過程的里程碑。他增加不相交路徑的數量確實增加了整個網路的路由失效的恢復能力但卻以高能量消耗為代價，不能滿足低消耗高恢復的要求。
4.LEACH(10w energy adaptive clustering hierarchy)是MIT為無線感測器網路設計的低功耗自適應分簇的層次結構路由協議，多層協議延長了網路的生存周期，但是單跳耗費能量較多，對簇頭依賴較強。適合規模不是很大的環境。適合於主動型網路。
5.TEEN(threshold sensitive energy efficient sensor networkprotoc01)的提出是為了滿足時間緊迫性任務的應用,TEEN是第一個響應型感測器網路協議，TEEN有效的減少了發送數據流，降低了能量消耗，適合主動型感測器網路。

㈨ 無線感測器網路系統應用軟體設計的要求是

要求如下。
1.軟體的實時性:由於網路變化不可預知，軟體系統能夠適應於動態多變的網路狀況和外界環境。
2.模塊化:為使軟體可重用，便於用戶根據不同的應用需求快速進行開發，應當將軟旦此件系統的設計模塊化，讓每個模塊完成一個模旅迅抽象鎮搏功能，並制定模塊之間的介面標准。
3.面向具體應用:軟體系統應該面向具體的應用需求進行設計開發，使其運行性能滿足應用系統的QoS要求。

㈩ wsn路由協議具有哪些特點和性能指標

路由協議是WSN的關鍵技術之一，它負責將數據分組從源節點通過網路轉發到目的節點
主要包括兩個方面的功能：
尋找源節點和目的節點的優化路徑 將數據分組沿著優化路徑正確轉發
與有線網路和蜂窩式無線網路不同，WSN中沒有基礎設施和全網統一的控制中心在這種無中心的環境下，路由可以看成分布式地獲取網路拓撲信息，以一定準則計算路徑並對路徑進行維護的過程。
三、WSN的特點及對路由設計的影響
網路特點是路由設計的主要依據，對網路特點的分析是進行協議設計的前提 無線感測網路中，網路業務的最大特點是具有明顯的方向性。
為了實現信息採集的目的，WSN的網路業務大都發生在數據匯聚節點（sink）
和普通的感測器節點之間，包括sink節點到感測器節點的下行業務（如查詢指令下達）和感測器節點到sink的上行業務（如採集信息的回傳）
感測器節點之間的橫向業務所佔比例較小，主要是網路的控制信息和網內信息處理所需要的信息。
無線感測器網路的一個基本理念是以大量低成本節點組網，通過節點之間的協作獲得比單一的高精度、高可靠性和高成本的感測器更好的信息採集效果。單個感測器低能量和不可靠是無線感測器網路固有的，將對協議設計產生較大影響。
從對路由協議設計影響的角度，歸納WSN的特點
1、形式多樣的信息報告模式
WSN中信息報告模式分三類：
a.事件觸發：節點採集信息後判斷，若超過一定的閾值，則認為發生了某種事件，需要立即上報，如用於預警的WSN
b.周期的：節點定期把採集到的信息報告給sink。如野生動植物和環境監測WSN c.基於查詢：node不主動向sink上報採集到的信息，而是等待用戶查詢，根據用戶需要反饋信息。
d.混合模式：前三種的綜合。如智能交通的WSN
不同的信息報告模式影響路由的觸發機制