无线网传感器网络应用论文

A. 无线传感器网络的特点与应用

无线传感器网络的特点与应用

无线传感器网络简称WSN，它综合了现代无线网络通信技术、传感器技术、计算机技术等，其应用十分广泛。下面是我为大家搜索整理的关于无线传感器网络的特点与应用，欢迎参考阅读，希望对大家有所帮助!想了解更多相关信息请持续关注我们应届毕业生培训网!

无线传感器网络是一种新型的传感器网络，其主要是由大量的传感器节点组成，利用无线网络组成一个自动配置的网络系统，并将感知和收集到的信息发给管理部门。目前无线传感器网络在军事、生态环境、医疗和家居方面都有一定应用，未来无线传感器网络的发展前景将是不可估量的。

一、无线传感器网络的特点

(一)节点数量多

在监测区通常都会安置许多传感器节点，并通过分布式处理信息，这样就能够提高监测的准确性，有效获取更加精确的信息，并降低对节点传感器的精度要求。此外，由于节点数量多，因此存在许多冗余节点，这样就能使系统的容错能力较强，并且节点数量多还能够覆盖到更广阔的监测区域，有效减少监测盲区。

(二)动态拓扑

无线传感器网络属于动态网络，其节点并非固定的。当某个节电出现故障或是耗尽电池后，将会退出网络，此外，还可能由于需要而被转移添加到其他的网络当中。

(三)自组织网络

无线传感器的节点位置并不能进行精确预先设定。节点之间的相互位置也无法预知，例如通过使用飞机播散节点或随意放置在无人或危险的区域内。在这种情况下，就要求传感器节点自身能够具有一定的组织能力，能够自动进行相关管理和配置。

(四)多跳路由

无线传感网络中，节点之间的距离通常都在几十到几百米，因此节点只能与其相邻的节点进行直接通信。如果需要与范围外的节点进行通信，就需要经过中间节点进行路由。无线传感网络中的多跳路由并不是专门的路由设备，所有传输工作都是由普通的节点完成的。

(五)以数据为中心

无线传感网络中的节点均利用编号标识。由于节点是随机分布的，因此节点的编号和位置之间并没有联系。用户在查询事件时，只需要将事件报告给网络，并不需要告知节点编号。因此这是一种以数据为中心进行查询、传输的方式。

(六)电源能力局限性

通常都是用电池对节点进行供电，而每个节点的能源都是有限的，因此一旦电池的能量消耗完，就是造成节点无法再进行正常工作。

二、无线传感器网络的应用

(一)环境监测应用

无线传感器可以用于进行气象研究、检测洪水和火灾等，在生态环境监测中具有明显优势。随着我国市场经济的不断发展，生态环境污染问题也越来越严重。我国是一个幅员辽阔、资源丰富的农业大国，因此在进行农业生产时利用无线传感器进行对生产环境变化进行监测能够为农业生产带来许多好处，这对我国市场经济的不断发展有着重要意义。

(二)医疗护理应用

无线传感器网络通过使用互联网络将收集到的信息传送到接受端口，例如一些病人身上会有一些用于监测心率、血压等的传感器节点，这样医生就可以随时了解病人的`病情，一旦病人出现问题就能够及时进行临时处理和救治。在医疗领域内传感器已经有了一些成功案例，例如芬兰的技术人员设计出了一种可以穿在身上的无线传感器系统，还有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。

(三)智能家居建筑应用

文物保护单位的一个重要工作就是要对具有意义的古老建筑实行保护措施。利用无线传感器网络的节点对古老建筑内的温度是、湿度、关照等进行监测，这样就能够对建筑物进行长期有效的监控。对于一些珍贵文物的保存，对保护地的位置、温度和湿度等提前进行检测，可以提高展览品或文物的保存品质。例如，英国一个博物馆基于无线传感器网络设计了一个警报系统，利用放在温度底部的节点检测灯光、振动等信息，以此来保障文物的安全[5]。

目前我国基础建设处在高速发展期，建设单位对各种建设工程的安全施工监测越来越关注。利用无线传感器网络使建筑能够检测到自身状况并将检测数据发送给管理部门，这样管理部门就能够及时掌握建筑状况并根据优先等级来处理建筑修复工作。

另外，在家具或家电汇中设置无线传感器节点，利用无线网络与互联网络，将家居环境打造成一个更加舒适方便的空间，为人们提供更加人性化和智能化的生活环境。通过实时监测屋内温度、湿度、光照等，对房间内的细微变化进行监测和感知，进而对空调、门窗等进行智能控制，这样就能够为人们提供一个更加舒适的生活环境。

(四)军事应用

无线传感器网络具有低能耗、小体积、高抗毁等特性，且其具有高隐蔽性和高度的自组织能力，这为军事侦察提供有效手段。美国在20世纪90年代就开始在军事研究中应用无线传感器网络。无线传感器网络在恶劣的战场内能够实时监控区域内敌军的装备，并对战场上的状况进行监控，对攻击目标进行定位并能够检测生化武器。

目前无线传感器网络在全球许多国家的军事、研究、工业部门都得到了广泛的关注，尤其受到美国国防部和军事部门的重视，美国基于C4ISR又提出了C4KISR的计划，对战场情报的感知和信息综合能力又提出新的要求，并开设了如NSOF系统等的一系列军事无线传感器网络研究。

总之，随着无线传感器网络的研究不断深入和扩展，人们对无线传感器的认识也越来越清晰，然而目前无线传感器网络的在技术上还存在一定问题需要解决，例如存储能力、传输能力、覆盖率等。尽管无线传感器网络还有许多技术问题待解决使得现在无法广泛推广和运用，但相信其未来发展前景不可估量。

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B. 无线网络技术论文三篇

以下就是我为大家带来的无线 网络技术 论文三篇。

无线网络 技术论文一

试想一下，在有线网络时代，用户的活动范围受限于网线，无论到哪里必须要拖着长长的缆线，为寻找宽带接口而苦恼。为此，无线网络应运而生。和有线网络相比，虽然无线网络的带宽较小;相对目前的有限网络有较多的等待延迟;稳定性较差;无线接入设备的CPU、内存以及显示屏幕等资源有限等 缺陷。但无线网络可适应复杂的搭建环境，搭建简单，经济性价比强，并且最大的优点是可以让人们摆脱网线的束缚，更便捷，更加自由的沟通。故自开发之初，就迅速抢占着市场。目前无线网络从覆盖范围上可以大致分成以下三大类：(1)系统内部互联/无限个域网(2)无线局域网(3)无限城域网/广域网。故本文就此介绍各类无线网络的的应用现状。

一、无限个域网(WPAN)

无线个域网主要采用IEEE802.15标准。无限个域网可以看成是无线局域网的一个特例。其覆盖半径只有几米。其主要应用范围包括：语音通信网关、数据通信网关、信息电器互联与信息自动交换等。WPAN通常采用微微蜂窝或毫微微蜂窝结构。WPAN是当前发展最迅速的领域之一，相应的新技术也层出不穷，主要包括蓝牙技术、IrDA、Home RF、超宽带技术和ZigBee技术等，具体介绍如下：

(一)蓝牙技术 是一种支持点对点，点对多点语音和数据业务的短距离无线通信技术。其基本网络结构是微微网。其优点在于低功耗、具有很强的可移植性，集成电路简单，易于推广等。蓝牙技术工作在全球通用的2.45GHz ISM频段，消除了国界的限制，可在短距离中互相连接，实现即插即用，在无线电环境非常嘈杂的环境下，其优势更加明显。目前在为3个使用短距离无线连接的通用应用领域提供支持，分别是数据和语音接入点、电缆替代和自组网络。

(二)IrDA技术 是目前几种技术中市场份额最大的，它采用红外线作为通信媒介，支持各种速率的点对点的语音和数据业务，主要应用在嵌入式系统和设备中。

(三) Home RF 用于在家庭区域内，在PC和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放式工业标准。

(四)超宽带技术 是一种新技术，其概念类似于雷达，它的高性能和低功耗的优点将使它成为未来市场的强有力的竞争者之一。

(五)ZigBee技术 是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术。它是一种介于无限标记技术和蓝牙之间的技术提案，主要用于近距离无线连接。

二、无线局域网(WLAN)

无线局域网主要采用IEEE802.11标准。通过利用空中的电磁波代替传统的缆线进行信息传输，可以作为有线网络的延伸、补充或代替。相比较而言，无线局域网具有以下优点，

(一)移动性：通信范围不在受环境条件的限制，可以为用户提供实时的无处不在的网络接入 功能，使用户可以很方便地获取信息。

(二)灵活性：无线局域网的组网方式灵活多样，可方便的增减、移动、修改设备。

(三)经济型：无线局域网可用于物理布线困难或不适合进行物理布线的地方，可将网络快速投入使用节省人缘费用。

它是目前发展最热的无线网络类型，具体应用非常广泛，应用方式也很多，但目前还只能用于不移动或慢速移动的用户或业务，可能会在不久的将来开发出适合高速移动的无线局域网。按应用类型分为两大类，一类是有固定基础设施的，一类是无固定基础设施。无固定基础设施无线局域网又叫自组网络(Ad Hoc)，其中最突出的是移动Ad Hoc网络，它在军用和民用领域有很好的应用前景，它可在任意通信环境下迅速展开使用、能够对网络拓扑变化做出及时响应。是目前和未来发展前景看好的一种组网技术。

三、无限广域网(WWAN)

无线广域网主要采用IEEE802.20标准。它更强调快速移动性，其连接能力可覆盖相当广泛的地理区域。但其信息速率通常不是很高，只有115kb/s。当前无线广域网多是移动电话及数据服务所使用的数字移动通信网络，常用的有GSM移动通信系统和卫星通信系统，而3G、4G技术也都属于无限广域网技术。该技术是使得 笔记本 计算机或者其他的设备装置在蜂窝网络覆盖范围内可以在任何地方连接到互联网。

四、结束语

基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上均取得了极大提升，同时在应用上，基于Wi-Fi无线应用也已从当初“随时、随地、随心所欲的接入”服务转变成车载无线、无线语音、无线视频、无线校园、无线医疗、无线城市、无线定位等诸多丰富的无线应用。以后，无线网络在学术界、制造业、仓库业、医疗界等扮演着至关重要的角色。但对于无线网络来说，在应优先解决以下问题：(1)加强移动设备管理(MDM)和安全系统;(2)部署大规模语音和视频无线局域网;(3)无线局域网控制器安装在企业内部还是外部? 这些问题是最迫切需要解决的，也是决定未来无线网络所扮演的角色。

无线网络技术论文二

说到无线网络的历史起源，可以追朔到五十年前的第二次世界大战期间，当时美国陆军采用无线电信号做资料的传输。他们研发出了一套无线电传输科技，并且采用相当高强度的加密技术，得到美军和盟军的广泛使用。这项技术让许多学者得到了一些灵感，在1971年时，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络。这被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络(WLAN)。它包括了7台计算机，它们采用双向星型拓扑横跨四座夏威夷的岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。从这时开始，无线网络可说是正式诞生了。

从最早的红外线技术到被给予厚望的蓝牙，乃至今日最热门的IEEE 802.11(WiFi)，无线网络技术一步步走向成熟。然而，要论业界影响力，恐怕谁也比不上WiFi。

Wi-Fi (wireless fidelity(无线保真) 的缩写)为IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准(IEEE802.11)。 Wi-Fi第一个版本发表于1997年，其中定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbits。两个设备之间的通信可以自由直接(ad hoc)的方式进行，也可以在基站(Base Station， BS)或者访问点(Access Point，AP)的协调下进行。

下面介绍一下Wi-Fi联接点网络成员和结构：

站点(Station) ，网络最基本的组成部分。

基本服务单元(Basic Service Set， BSS) 。网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态的联结(associate)到基本服务单元中。

分配系统(Distribution System， DS) 。分配系统用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介(Medium) 逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的，尽管它们物理上可能会是同一个媒介，例如同一个无线频段。

接入点(Acess Point， AP) 。接入点即有普通站点的身份，又有接入到分配系统的功能。

扩展服务单元(Extended Service Set， ESS) 。由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上，并非物理上的--不同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。

关口(Portal) ，也是一个逻辑成分。用于将无线局域网和有线局域网或 其它 网络联系起来。

这儿有3种媒介，站点使用的无线的媒介，分配系统使用的媒介，以及和无线局域网集成一起的其它局域网使用的媒介。物理上它们可能互相重迭。IEEE802.11只负责在站点使用的无线的媒介上的寻址(Addressing)。分配系统和其它局域网的寻址不属无线局域网的范围。

IEEE802.11没有具体定义分配系统，只是定义了分配系统应该提供的服务(Service) 。整个无线局域网定义了9种服务，5种服务属于分配系统的任务，分别为，联接(Association)， 结束联接(Diassociation)， 分配(Distribution)， 集成(Integration)， 再联接(Reassociation) 。4种服务属于站点的任务，分别为，鉴权(Authentication)， 结束鉴权(Deauthentication)， 隐私(Privacy)， MAC数据传输(MSDU delivery) 。

简单而言，WIFI是由AP(Access Point)和无线网卡组成的网络。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，也是无线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的hub或者是路由，而无线网卡则是负责接受由AP所发射信号的CLIENT端设备。

虽然WIFI无线技术在前进的路上遇到了很多困难，但是随着产品技术的进步和技术标准的统一，WIFI一定会带给人们更大的便利和更光明的前景，无线网络技术也会向着更主流的方向发展。

无线网络技术论文三

一、引言

在人们即将迈入21世纪的时候，网络不知不觉成为每个人生活当中不可或缺的一部分，每天用它来查询所需的资料、浏览各方面的新闻、甚至查询当天出行的路线等等。 然而人们想要完成所有这些事情，基本上都是通过有线网络。对于慢慢发展起来的无线网络，大多数人都对它很陌生，而且目前在国内，如果你要使用它的话，费用还挺贵，因此，一些客观的原因导致大部分人远离它，甚至都从不过问它。

其实，无线网络是网络时代的一种进步、一种改革。它可以让生活变得更便捷，并且也推动着整个社会的进步;所以，为了让那些不懂它或者不想接近它的人，更多地知道、了解它，让它们去接触、甚至慢慢使用上它，下面就从五个方面简单地介绍一下无线网络。

二、无线网络的诞生

从1969年因特网诞生于美国开始至今，网络的历史并不算长;下面可以通过一个小小的 故事 来说明，故事开始于当年的8月30日，由BBN公司制造的第一台“接口信息处理机”简称IMP1，在预定日期的前两天抵达了加利福尼亚大学。克兰罗克是当时进行这次实验的教授，还有他的40多名工程技术人员和研究生。然而就在10月初的时候，第二台IMP2运到了阿帕网试验的第二节点，即斯坦福研究院(简称：SRI)。

经过数百人一年多时间的紧张研究，阿帕网远程联网试验即将正式实施。那台由IMP1联接的大型主机叫做Sigma-7，已运至加利福尼亚大学，与它通讯的那台SRI大型主机叫作SDS 940的机器，也在同一时间到达，经过一到两个月的准备工作，于10月29日晚上，在全球首次实现两台机器之间的通信实验，克兰罗克教授立即命令他的研究助理、加利褔尼亚大学学生名叫查理·克莱恩(英文名：C. Kline)，坐在一台名叫IMP1的终端前面，吩咐他要戴上耳机和麦克风，通过长途电话随时与另外一名负责SRI终端操作的技术员保持密切联系。

实验就这样开始了，据当时克莱恩的回忆，是他的教授让他首先传输5个字母，分别为：L、O、G、I、N。用它们来确认分组交换技术的传输效果。并且教授指导它，只需要键入其中的L、O、G三个字母，使IMP1机器传送出去，再由SRI机器自动产生“IN”，最后合成为前面要实现的五个字母组合，即：LOGIN。经过教授指导及克莱恩与SRI终端操作员的配合，就在22点30分的时候，带着激动的心情，C.Kline就开始在键盘上敲入第一个字母“L"，然后对着麦克风喊：“请问您收到‘L’了吗?” 另外一头的回答是：“是的，我收到了‘L’。”

他继续做着同样的工作……

“你收到O吗?

“是的，我收到了‘O’了，

就这样一步接着一步地继续下去，突然出现了一个出乎意料的结果，IMP1仪表显示传输系统崩溃，通讯无法继续进行下去。克兰罗克教授与他的四十名学生在世界上的第一次互联网络的通讯试验宣告结束，当时仅仅传送成功两个字母L、与O、，也就这次字母传送实验真真切切地标志着网络的真正诞生;历史上把这一次事件的发生作为了互联网诞生的见证。

无线网络的诞生呢?那要追溯到第二次世界大战，那时的美国在科技方面领先于其他国家，不管是在通信还是网络方面，因此美国的陆军就采用了无线电信号，利用一套无线电传输技术，此技术具有高强度的加密保护功能，开始了他们在战场上的技术突破。从这一刻起，无线网络也算是正式诞生了。

三、无线网络的概念与安全

(一)概念

所谓无线网络，顾名思义，就是一种不需要通过线缆这种介质来做传输而已，另外用户可以建立远距离无线连接的一种全球语音和数据的网络，它与有线网络的用途十分类似，最大的不同除了传输介质：无线电技术取代网线之外，在分类上和有线网络也稍有区别，分无线个人网、无线局域网、无线城域网。

在一个无线局域网内，常见的设备有：无线网卡、无线网桥、无线天线、和无线路由器等等无线设备。一旦建立起一个局域网之后，无线网络就会存在着一定的辐射危险，甚至可以说比有线网络在时间以及范围上显得更加强烈，所以，为了尽少量地受到辐射，应该把常用的无线路由、无线AP摆放在离我们人体和离卧室远一些的地方，还要注意避免把一些无线产品过分靠近音响、电视等电子产品，防止它们之间互相的干扰产生的其它辐射。总之，只要我们与它保持较远的距离，避免长时间呆在无线网络环境中所产生的累积效应，养成一种良好的习惯，那么无线网络的辅射就对人类构不成多大的威协。

(二)安全

在使用无线网络的时候，安全性固然重要，在安全防范方面，与有线网络存在非常大的区别，无线网络的安全主要可以从以下六个方面进行把握：

1.采用强力的密码。谈到密码，是一个让人非常敏感的东西，足够强大的密码可以让暴力解除成为不可能实现的情况。相反，如果密码强度不够，几乎可以肯定会让你的系统受到损害。所以，不但要设密码，而且还要足够强力才行。

2.严禁广播服务集合标识符(简称：SSID)。SSID其实就是给无线网络的一种重命名，假如不能对它进行保护的话，带来的安全隐患是非常严重的。同时在对无线路由器配置的时候，须禁止服务集合标识符的广播，尽管不能带来真正的安全，但至少可以减轻威胁程度，因为很多初级的恶意攻击者都是采用扫描的方式寻找一些有漏洞的系统作为它们的突破口。一旦隐藏了服务集合标识符这项功能，也就大大降低了破坏程度。

3.采用有效的无线加密方式。相反，另一种动态有线保密方式其实并不算很有效。使用象aircrack等类似的免费工具，就可以在短短的几分钟里找出动态有线等效保密模式加密过的无线网络的漏洞;无线网络保护访问是目前通用的加密标准，当然，你也可以选择使用一些更强大有效的方式。毕竟，加密和解密的斗争是无时无刻不在进行的。

4.采用不同类型的加密。不要仅仅依靠以上谈到的无线加密手段来保证无线网络的整体安全。不同类型的加密可以在系统层面上提高安全的可靠性。例如：OpenSSH就是一个不错的加密选择，它可以在同一网络内的系统提供安全通讯，即使需要经过因特网也没有问题。与采用了SSL加密技术的电子商务网站是有着异曲同工之妙的。实际上，为了达到更安全的效果，建议不要总更换加密方式。

5.控制介质访问控制地址层。即我们所说的MAC地址，单独对其限制是不会提供真正的保护。但是，像隐藏无线网络的服务集合标识符、限制介质访问控制(MAC)地址对网络的访问，是可以确保网络不会被初级的恶意攻击者骚扰的。另外此种 方法 对于整个系统来说，无论是新手的恶意攻击还是专家的强烈破坏，都能起到全面的防护，保证整个系统的安全。

6.监控网络入侵者的活动。众所周知，人类无时无刻不在使用着网络。所以入侵者也随时会攻击到你的网络中来，那么你就需要对攻击的发展趋势以及了解它们是如何连接到你的网络上来的进行一定的跟踪，为了提供更好的安全保护依据，你还需要对日志里扫描到的相关信息进行分析，找出其中更有利的部分，以备在以后出现异常情况的时候给予及时的通知。总之，在随着社会的进步、科技的不断更新，未来，我们更需要对以上十点进行理解性地记忆与灵活性地变通使用。

四、无线网络的技术与应用

目前，在国内无线网络的技术并不算很盛行，与有线网络相比，它还不是很成熟，可是，发展至今，在无线的世界内，新技术层出不穷、新名词是应接不暇。例如：从无线局域网、无线个域网、无线体域网、无线城域网到无线广域网;从移动AdHoc网络到无线传感器网络、无线 Mesh网络;从Wi-Fi到WiMedia、WiMAX;从IEEE802.11、IEEE802.15、IEEE802.16到IEEE802.20;从固定宽带无线接入到移动宽带无线接入;从蓝牙到红外、HomeRF,从UWB到ZigBee;从GSM、GPRS、CDMA到3G、超3G、4G等等。

在应用方面，其中两种主要的方式分为：GPRS手机无线网络和无线局域网。从某种意义上来说，GPRS手机无线网可称作是目前社会上一种真正意义的网络，它主要是通过移动电话网络来接入Internet的，所以只要你所在的区域开通了GPRS业务，那么不管在任何一个角落都可以实现上网;后者呢，主要是与有线网络作比较，突出它的便捷性，因为它是利用射频技术(即：Radio Frequency简称：RF)来实现的一种数据传输系统， RF取代了旧式的那种通过双绞铜线来实现上网的烦索性;另外，除了以上谈到两种主流方式，在当今快速发展的科技形势下，我国通信方面出现了移动的TD-SCDMA和电信的CDMA2000以及联通的WCDMA三种无线网络通信方式，所以，未来只要有3G网络信号存在的地方，便可以实现上网。

五、就业前景

一种新型的产业必定会为社会带来不小的影响，并且推动整个社会走上更稳健的步伐 。例如：在就业方面，它产生了一批新型的就业岗位，比如：3G网络工程师、无线网络优化岗位等等，通信方面，出现堪察、无线网络测试等等，因此而减轻了整个社会在就业上不少的压力，再者，在另外一种无线局域网标准下生产出的产品技术应用逐渐成为无线网络市场主流的情况下,基于Wi-Fi技术的无线网不但在带宽以及覆盖范围等技术上取得了极大突破，而且在应用上，如今的无线网络也不再只是单纯地满足用户随时随地接入网络，甚至已经能更多地参于到行业信息化的服务中来，可想而知，将来出现无线医辽、无线校园、无线城市等其他行业应用成为无线网络市场的主流也不是梦想。

六、结束语

随着科技的不断演进与无线行业的飞速发展，无线网络将成为推动整个网络市场前进的新生力量，并且在不可预见的未来，纷繁多样、永远在线的智能终端技术将会把娱乐、办公、消费、医辽、 文化 教育 、生活服务等多种行业区域的全部功能融会贯通，一起服务于我们的工作和生活，使之变得更轻松、更智能。使智能技术与无线网络更好地密切结合，让越来越多的创新应用和新的生活方式进入到未来的社会当中。最后，让我们迎接一个“网聚万物”、“网随人动”的无线时代。

C. 求传感器毕业论文前言、摘要！

摘要:本文简述了无线传感器网络的定义、组成及特点，并结合其特点介绍了无线传感器网络在各行各业广泛的应用价值和未来发展前景以及目前存在的技术问题。 关键词:无线传感器网络；组成；应用；发展 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络（WSN, wireless sensor networks）综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、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，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。 由于WSN的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广泛关注，被广泛地应用于军事，工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。 无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域，是当前计算机网络研究的热点。 一、发展概述 早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。 无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展，波士顿大学（Boston University）还于最近创办了传感器网络协会（Sensor Network Consortium），期望能促进传感器联网技术开发。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。可以预计，无线传感器网络的广泛是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。 二、无线传感器网络的定义和特点 无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。 无线传感器网络操作系统Tiny0S141的研制者，Jason Hill博士把WSN定义为： Sensing＋CPU＋Radio＝Thousands of potential application 哈尔滨工业大学的李建中教授将WSN定义为：WSN是由一组传感器节点以自组织的方式构成的有线或无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。从硬件上看，WSN节 点主要由数据采集单元、数据处理单元、无线数据收发单元以及小型电池单元组成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特点；从软件上看，它借助于节点中内置传感器有效探测所处区域的温度、湿度、光强度、压力等环境参数以及待测对象的电压、电流等物理参数，并通过无线网络将探测信息传送到数据汇聚中心 进行处理、分析和转发。
原文出自： http://www.3qlw.com/gongxue/tongxinxue/2010-07-22/1420.html

D. 无线局域网的技术与应用论文 (需要资料)

无线局域网的典型组网方式

1. 无线组网

组网要求：在局域网内用无线的方式组网，实现各设备间的资源共享。

组网方式：在局域网中心放置无线接入点，上网设备上加装无线网卡。

2 . 点到点连接

①单机与计算机网络的无线连接

组网要求：实现远端计算机与计算机网络中心的无线连接

组网方式：在计算机网络中心加装无线接入点外接定向天线，在单机上加装无线网卡外接定向天线与网络中心相对。

②计算机网络间的无线连接

组网要求：实现远端计算机网络与计算机网络中心的无线连接

组网方式：在计算机网络中心加装无线接入点外接定向天线，在远端计算机网络加装无线接入点外接定向天线与网络中心相对。

3 . 点到多点的连接

①异频多点连接

组网要求：有 A 、 B 、 C 三个有线网络， A 为中心网络，要实现 A 网分别与 B 网和 C 网的无线连接。

百事通

组网方式：在 A 网加装一无线网桥外接定向天线，在 B 网加装一无线网桥外接定向天线和 A 网相对；在 A 网加装另一无线网桥外接定向天线，在 C 网加装一无线网桥外接定向天线 和 A 网的第二个定向天线相对。

②同频多点连接

组网要求：有 A 、 B 、 C 、 D 四个有线网络， A 为中心网络，要实现 A 网分别与 B 网、 C 网、 D 网的无线连接。

组网方式：在 A 网加装一无线网桥外接全向天线，在 B 网、 C 网、 D 网各加装一无线网桥外接定向天线和 A 网相对， A 网与 B 、 C 、 D 三网以相同的频率建立连接。

4 . 面向区域的移动上网服务

组网要求：在较大的范围内为在此区域内的移动设备提供移动上网服务。

组网方式：在区域内进行基站选点，在每个基站放置无线接入点外接全向天线，形成多个互相交叠的蜂窝来覆盖要联网的区域。移动设备上加装无线网卡，即可享受在此范围内的移动联网服务。

5. 中继连接

①跨越障碍物的连接

组网要求：两个网络间要实现无线组网，但两个网络的地理位置间有障碍物，不存在微波传输所要求的可视路径。

组网方式：采用建立中继中心的方式，寻找一个能同时看到两个网络的位置设置中继点，使两个网络能够通过中继建立连接。

②长距离连接

组网要求：两个网络间要实现无线组网，但两个网络的距离超过了点对点连接能达到的最大通信距离。

组网方式：在两个网络间建立一个中继点，使两个网络能够通过中继建立连接。

6 . 网状网连接

无线网状网是纯无线网络的系统，网络内的各个 AP 之间可以通过无线通道直接相互连接。

相互间无线连接的 AP 数量可以不受限制。通常一个城市里面可以有上万台 AP 同时在网络上协调工作。无线网状网整体网络中的任何位置的 AP 都拥有相同的带宽，不会因多级连接而降低带宽。无线网状网可以构成覆盖城市范围的宽带无线通讯网，可以提供无线的 VOIP 和移动宽带多媒体通信服务，也可以为某些特定行业用户，提供城域宽带无线移动接入服务。

E. 无线网络技术论文“参考”

无线网络技术论文“参考”

随着社会的不断发展无线网络技术也一直得到了很大的提升，下面一起去阅读一下无线网络技术论文吧，希望对大家有帮助！

摘要： 就蓝牙在无线接入方面的应用做一探讨，并简要介绍CSR(CambridgeSiliconRadio)公司单片蓝牙产品BlueCoreTM01。

关键词： 蓝牙；无线通信；数据；PSTN

Abstract：on，andsimplyintrocesCSR′sbluetoothsingle-chip-BlueCoreTM01.

Keywords:bluetooth;wirelesscommunication;data;PSTN

1引言

蓝牙技术是用微波无线通信技术取代数据电缆来完成点对点或点对多点短距离通信的一种新型无线通信技术。利用蓝牙，可以将需要数据和语音通信的各个设备之间联成一个Piconet网(即微微网)，或将几个Piconet网进一步互连，组成一个更大的Scatternet网(即分布式网络)。蓝牙的PSTN无线接入点使用现有的网络电话机为载体，做开发性预言。他使得手机用户通过固定电话网络实现信号连接，既而让广大的手机用户同时成为固定电话网的用户。对手机用户来说，在解决移动电话网信号问题的同时，又可以降低手机用户的通信费用；对于固定电话运营商来说，则意味着巨大的话费收益。本方案的创新点有几点：

(1)取代大量的短程连接所用的电缆，尤其是电缆无法到达的地方，蓝牙具有更大的优势。

(2)使得计算机可以通过蓝牙的PSTN无线接入点无线上网，同时实现了网络资源的共享。

(3)实现了蓝牙规范的`内部电话系统(IntercomProfile)应用协议栈，使得蓝牙PSTN无线接入点能够与网络中的各个蓝牙手机进行内部电话通信。

(4)由于方案设计是按照蓝牙技术标准设计，所以兼容符合蓝牙标准的蓝牙手机，适配器等相关蓝牙产品。

2BC01芯片和开发工具Bluelab介绍

BC01(BlueCore01)是CSR(CambridgeSiliconRadio)公司设计的一款单片蓝牙产品，他集无线设备、微处理器及基带电路于一体，采用标准的0．35μm的CMOS工艺。通过外置的存有蓝牙协议的FlashROM，可提供完全兼容的数据和语音通信。经过优化设计，所需的外部RF元件很少，允许主板的快速设计。因此能以最低的成本，实现最短的产品面市时间。

其主要特点如下：

(1)符合BluetoothV1．1规范。

(2)带有USB和UART主接口。

(3)可编程的PCM接口，支持13b8kss－1的双向串行的同步语音传输。

(4)内含的数字转换器，可进行线性PCM(脉冲编码调制)、A律PCM、μ律PCM和CVSD(连续变化斜率增量调制)间的相互转换，编解符合高至HCI层的蓝牙控制协议。

(5)采用单电源3．15V供电，支持PART，SNIFF，HOLD多种节电模式。

(6)支持所有的包类型和多达7个从设备的Piconet。

(7)芯片内含链路控制、链路管理、HCI以及可选的L2CAP，RFCOMM，SDP多层软件协议栈，可直接使用。

(8)提供VM(VirtualMachine)机制。内嵌16b的RISC微处理器，运行协议栈的同时还可以运行下载到FlashROM中的用户程序，实现真正意义的单芯片。

其结构框图如图1所示。

Bluelab是专门针对Bluecore的仿真开发系统，他在PC上模拟Bluecore01的环境，从而方便开发基于Bluecore01上运行的应用程序。他包括了compiler，emulator/debugger，documentation以及一些源代码例子。Bluelab还提供了蓝牙协议栈Bluestack，支持SDP，L2CAP和RFCOMM等高层协议。用户可以通过UART/USB接口来调用Bluestack，也可以通过VM来访问Bluestack。

3系统方案设计

整个系统分为前端数据处理和PC端数据管理2大部分。前端数据处理框图如图2所示。

蓝牙ISDN接入点的空中无线接口为蓝牙，有线接口有：RJ11，ISDN的S/T接口、USB数据接口。S口收发器能够提供CCITT关于ISDNS/T参考点的I．430建议要求的功能，支持192kb/s的4线平衡传输方式的全双工数据收发。由于BC01内部资源及引脚有限，单片机80C196主要完成控制和协调各模块的工作，处理D信道信令和收发、B信道数据收发、外部中断申请，并且通过各种接口与蓝牙模块进行通信。SLIC模块主要提供语音信号的数模、模数转换、A律/μ律压缩PCM编解码等功能，并具备产生和控制各种信号音的功能。蓝牙模块主要实现蓝牙功能，并且提供了符合蓝牙规范的空中接口。他集成了各种需要的蓝牙协议(包括CTP应用协议栈、内部电话应用协议栈)以及管理程序。

为了形成蓝牙Piconet网络化管理，将PC端的数据管理作为Piconet主设备，而前端的数据处理作为从设备。整体的系统结构如图3所示。

连接PC的BC01作为MASTER，他会自动搜索查询范围内的蓝牙设备，将其作为SLAVE加入Piconet网，因为每块SLAVE都有惟一的BD＿ADDR(BluetoothDeviceAddress)，因此MASTER可以区别每一个SLAVE并对其进行控制。

4软件结构

软件设计是基于L2CAP层进行开发，SLAVE的功能是接受MASTER的查询、连接请求，或查询到已存在的Piconet后，将自己加入Piconet。SLAVE的功能简单，全部程序代码可以放在单片机80C196的FlashROM中运行。MASTER由于要负责管理整个Piconet，对各个SLAVE进行控制和管理，BC01提供的资源已不能满足。因此将L2CAP协议层以上的软件放在PC上运行，与PC采用HCI层接口。软件结构如图4所示。

5结语

在无线接入现场应用中，中心控制节点与各个无线接入的距离在100m以内。目前大功率的蓝牙芯片已经可以达到100m的覆盖范围，完全满足实际应用。此套方案的实验室联机调试已经完成，达到初步设计要求。下一步是将此套方案应用到实际的无线接入现场，进行现场调试，对系统进一步完善。

参考文献

［1］金纯，许光辰，孙睿．蓝牙技术［M］．北京：北京电子工业出版社，2001．

［2］．1A．26July，1999．

［3］徐爱钧．单片机高级语言C51Windows环境编程与应用［M］．北京：电子工业出版社，2001．

［4］KrulinskiDJ．ProgrammingMicrosoftVisualC＋＋6．0技术内幕［M］．北京：希望电子出版社，1999．

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F. 无线接入网技术专业论文范文(2)

无线接入技术论文篇二
无线接入在网络融合中的应用

摘要：目前 ,全球电信运营商正面临着 企业 转型和 网络 融合(FMC),它使原本经渭分明的移动与固网的界限正在被一步步地“模糊化”,二者在多个层面的融合趋势已势不可挡。基于融合的思路来看未来的网络,无线接入技术多样化的趋势将越来越明显,无线接入网作为承载业务,直接面向用户的网络,是体现运营商的用户覆盖率和企业竞争力主要指标的关键之一,与核心网趋于融合的趋势不同,接入网层面将有众多技术百花齐放。如英国的“蓝色电话”采用DECT数字无绳电话系统对移动和固网进行无缝连接。国内“灵通无绳电话”是利用目前的小灵通无线网络直接与固网相连。而正在试验中的“家庭网络”是采用“蓝牙技术”或Wi-Fi无线技术来进行内部各终端之间的互连。还有技术先进,功能强大的WiMAX无线宽带技术 应用 于局域网和移动通信等领域。

无线接入是网络融合的桥梁和纽带

“蓝牙技术”,现在Bluetooth SIG(蓝牙技术联盟)对蓝牙技术的定位是它可以广泛地应用于个人网络设备,如手机、电脑以及汽车免提系统。由于蓝牙技术目前专为个人网络应用而设,通过改进技术可以增加蓝牙技术在其它全新领域的应用。例如 环境传感、家用电器遥控、家庭网络内部终端间的连接等。但是蓝牙技术存在着许多的不足。如:一是它的传输距离仅在十公尺左右。二是蓝牙芯片的价格仍不令人满意。三是蓝牙兼容性方面的一些 问题 。四是随着各种近距离无线技术的出现,它们与蓝牙技术就不可避免地要在一些应用领域存在重叠和竞争。更重要的是无线宽带技术的出现,在超宽带的技术优势面前蓝牙将会遭遇极大的挑战。

Bluetooth SIG(蓝牙技术联盟)在其未来的3年 发展 蓝图中,已提出了一系列改进蓝牙规范的 计划,包括提升性能、增强安全性、优化耗电量及可用性,来借以保有蓝牙技术在个人通信技术领域的市场地位,并在新的市场领域确定其发展方向。具体计划是2005年蓝牙技术联盟将测试并推出一项全新的蓝牙规范。新规范提高了数据传输速率(是当前速率的3倍)提高了数据传输的安全性,并降低了功耗。这将大大改善蓝牙用户使用多个蓝牙设备协同 工作以及传输大型数据文件时的体验,同时还将延长移动设备的电池使用寿命。2006年蓝牙技术联盟将继续致力于改进蓝牙规范在可用性、安全性及性能等方面的表现,并采用多播(Mutti-cast)功能,允许用户将同一信息同时传送至多个装置,改进性能将可使耗电量极低的蓝牙传送范围扩大至100公尺。

Wi-Fi(Wireless Fidelity)是属于无线局域网(WLAN)的一种,通常是指802.11b产品,它的主要特点是传输速率高,可靠性高,建网速度快\简便、可移动性好、网络结构弹性化、组网灵活、组网成本较低等,具有良好的发展前景。Wi-Fi工作在2.4GHz频段。最高速度达11mb/s,传输距离可达100公尺,在全封闭区域可达300公尺,是目前的主流WLAN技术。近年来Wi-Fi在市场上欣起一股热潮,据预测,到2007年美国将安装53万个点,欧洲安装70万个点,亚洲也将安装100多万个点,Wi-Fi有着“无线版本以太网”的美称,由于目前的以太网标准(IEEE802.3标准)几乎已经成为局域网的代名词,世界上至少有80%以上的局域网采用以太网技术。而WLAN同样为IEEE制定的标准,所以其几乎可以视为以太网标准在无线领域的延伸,这使WLAN在应用上具备无痕过渡和顺利安装的特点。

Wi-Fi的安装和设置相当简单,在某个区域要建立网络接入连接时,只需要在一定的范围内设立相应的接入点就可以了。规划、布线、测试等传统工序可以被忽略,如在家里引入Wi-Fi整个接入工序不到10分钟。同时Wi-Fi的综合成本非常低(预计为有线以太网的50%左右)。Wi-Fi拥有许多优点,但是不可忽视的是它存在的安全隐患这个致命的缺点。Wi-Fi采用的是RF(射频)技术,通过空气发送和接收数据,所以非常容易受到来自外界的攻击,甚至进入未受保护的公司内部局域网。

WiMAX全称是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),是一种类似于Wi-Fi的新型无线网络技术,它具有覆盖范围更广、传输速率和可靠性(安全性)更高等优点。它所采用的IEEE 802.16标准是一种基于微波和毫米波频段(2GHz～11GHz)的新的空中接口标准的技术,可以替代现有的有线和DSL连接方式,来提供最后一公里的无线宽带接入。WiMAX将提供固定、移动、便携式的无线宽带连接,现在WiMAX已经从本质上改变了最初的应用方向。增加了移动通信方面的服务。通过加入移动特性,一方面WiMAX可以像原来设想一样,作为服务和提高电信运营商最后一公里接入的技术手段。同时还可以成为FMC(固定和移动网络融合)的主流接入技术。

WiMAX具有以下优点:一是WiMAX执行IEEE802.16a标准,较长的传输距离(50公里)和较大的无线覆盖范围(6-10公里),传输速率最快75Mbps。二是具有理想的非视距传输特性,因此能够在不同的环境下获得最佳的传输性能。三是集中了有线/无线接入的优点,并结合了Wi-Fi无线接入技术的移动性与灵活性。四是WiMAX还能够通过将无线接入系统上升到无线接入网络,多中心站之间通过负荷分担的方式大大增加了网络容量。五是基站建设方面,WiMAX不同于过去所采用的无线技术,需建高高的基站。从而可大大降低运营商的成本。六是目前正在制定中的IEEE 802.16e,面向移动终端,最大传输距离为3千米～5千米。当前,人们特别关注的是规范已确定的802.16-2004,它主要用于连接互联网服务的接入线路,也就是替代使用电话线的ADSL等,将通信运营商与用户连接起来。

接照WiMAX的商用计划,预计到2006年802.16功能的笔记本电脑,就可以不间断地享用高于3G十倍的速率而构成的宽带精彩 内容 服务。而且WiMAX还能作为Wi-Fi的备份,使用户可快速,方便地在Wi-Fi和WiMAX间自由切换和访问互联网。

无线接入与业务融合和创新

灵通无绳电话(QBOX),为了使小灵通更加具有活力,继短信互连,七彩铃音,机卡分离等新业务推出之后,近日 中国 电信又在上海、西安、温州、惠州等六城市推出“灵通无绳电话”新业务,。这一业务在国内第一次将有线、无线(小灵通)两种通信方式结合在一起,使它的优势待以充分的互补。它的推出预示着固网运营商的运营重点已渐渐脱离传统的运作模式。而转向具潜力的业务和市场增长点。QBOX业务优点突出,首先是解决了一直以来让运营商深感头痛的小灵通小区覆盖的盲区 问题 ,使小灵通能凭借单向收费的价格优势,更为广大用户所欢迎。二是QBOX将增强固话终端的竞争力。灵通无绳电话一举改变了固话终端几年甚至几十年不变的传统观念。加快了固网终端向个性化、智能化演进的步伐。三是固网和小灵通 网络 在中国都属同一运营商经营,这种组合方式能最大限度地综合利用二个网络的资源提供新业务。使用户首次享受到了无线与有线结合的融合业务。四是具有绿色环保功能。灵通无绳电话与小灵通的基站和其手机发射功率都只有10毫瓦,而无绳电话机的发射功率也有35毫瓦左右,因此辐射小,对人的身体不会造成伤害,符合人们的健康要求。

灵通无绳电话是中国电信运营商首次在无线,有线融合中的尝试,这项业务本身还存在着一些较为明显的缺憾。如一是灵通无绳电话终端在QBOX私网与小灵通公网动态(通话过程中)转移时无法保特不间断通话。二是QBOX系统在其私网中只对预先指定的几个终端( 目前 是10个)提供通话服务。而对其它的小灵通手机无法提供服务。三是在小灵通公网信号没有覆盖的区域,QBOX座机的固网用户线路只允许一个小灵通或固话用户与外界通话,而无法对二个和二个以上的用户同时提供通话服务.因此虽然“灵通无绳电话”业务使固网业务得到有益的补充和延伸,但还需进一步的改进和完善。使它成为真正的FMC业务之一。

“蓝色电话”是由英国电信提出并在以阿尔卡特为首,包括爱立信、朗迅和莫托罗拉等在内的诸多设备制造商协助下共同完成的。实际上蓝色电话就是一种可以在通话状态下实现移动和固话网络之间自由、无缝切换的服务。它具有以下几个方面的特征和优势。

首先是它开创了固话和移动融合(FMC)的先河,这是蓝色电话最突出的优势,也是一项创 历史 性的先进技术与服务。其次是能在通话过程中自动判断用户所处的位置并提供不同的网络为其服务。如用户在室外或室内通话时能自动在GSM移动网络和DECT无绳电话系统之间进行无缝切换。三是,保证良好的通话质量,这也是蓝色电话要实现移动和固网相融合最大的难点和成功之处。它在实现了固话网络和移动网络无缝切换的同时保证其通信质量的等级。四是,先进、便捷的室内无线接入技术,目前蓝色电话在室内是通过DECT数字无绳电话系统转接至固定宽带网络上去,今后也可以采用蓝牙技术或者性能更优的Wi-Fi技术来进行接入。并能够使系统在室内和室外的各种使用 环境中在不同的网络之间进行自动的无缝切换,而保证通话过程不会间断。五是,具有高性价比的通话资费,蓝色电话在定价的过程中充分考虑固话和移动两个网络的不同运营成本来确定价格。这样的资费方案融合了固话和移动的资费特点,且最大限度地提供给用户方便和实惠。

“家庭网络”作为固话的业务创新,首先是融入了信息 时代 的信息化综合服务的理念,其次打破了原有仅仅提供点对点通信的模式,而为用户提供了多元化、个性化的信息服务。三是在实际操作中,对网络进行重新的设计和集成。四是加强整合现有资源,进行业务的重新组合和包装,家庭网络并不是一个前所未有的全新业务,而实际上所谓的创新,大部份是在现有技术成果的基础上进行改进、优化。通过对已有业务或技术的组合,来产生新的业务和新的功能,这种类型的业务创新在通信产业 发展 的过程中也屡见不鲜。因此在“家庭网络”的技术业务创新过程中,一定要将重点放在网络集成和资源整合上。

蓝牙技术是一种低成本、近距离的无线连接技术标准,将它 应用 于家庭网络中,可将家庭内部的各类终端如无绳电话、移动电话、笔记本电脑等等组成一个家庭或个人领域的网络,使各种信息化或智能化的终端设备在近距离内不用电缆就可以方便地连接起来,实现无缝覆盖并相互操作进而达到资源充分共享。

WLAN无线连接。由于WLAN可以使用户在家庭实现无线快速连接,因此该技术可谓代表了家庭网络的未来发展方向,尤其是具备较高传输速率和较长传输距离的Wi-Fi更是如此。虽然现在很多家用设备还不支持Wi-Fi,但这种情况正在发生改变,日本各大厂商推出的新型等离子电视已经开始配备Wi-Fi功能,各种各样的Wi-Fi网卡也层出不穷,这一切都表明WLAN无线连接将蕴含极大的市场潜力。

市场的需求, 企业 的转型将推动移动核心网和固定核心网最终融合,接入层面充分开放,不同的接入技术有不同的应用领域。给用户带来不同的通信体验。总之无线接入与固定接入一起,将支撑起未来的无缝覆盖的网络,用户无论使用什么样的通信终端,都可以轻松接入网络,获得高性价比的优质通信服务。


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G. 无线传感器在网络中的应用设计

下面是由整理的毕业设计论文《无线传感器在网络中的应用设计》，欢迎阅读。

1引言

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，简称WSNs)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信形成一个多跳自组织网络系统，能够实时监测、感知和采集网络分布区域内监视对象的各种信息，并加以处理，完成数据采集和监测任务。WSNs综合了传感器、嵌入式计算、无线通讯、分布式信息处理等技术，具有快速构建、自配置、自调整拓扑、多跳路由、高密度、节点数可变、无统一地址、无线通信等特点，特别适用于大范围、偏远距离、危险环境等条件下的实时信息监测，可以广泛应用于军事、交通、环境监测和预报、卫生保健、空间探索等各个领域。

2节点的总体设计和器件选型

2.1节点的总体设计

WSNs微型节点应用数量比较大，更换和维护比较困难，要求其节点成本低廉和工作时间尽可能长;功能上要求WSNs中不应该存在专门的路由器节点，每个节点既是终端节点，又是路由器节点。节点间采用移动自组织网络联系起来，并采用多跳的路由机制进行通信。因此，在单个节点上，一方面硬件必须低能耗，采用无线传输方式;另一方面软件必须支持多跳的路由协议。基于这些基本思想，设计了以高档8位AVR单片机ATmega128L为核心，结合外围传感器和2.4 GHz无线收发模块CC2420的WSNs微型节点。这两款器件的体积非常小，加上外围电路，其整体体积也很小，非常适合用作WSNs节点的元件。

图1给出WSNs微型节点结构。它由数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源管理单元4部分组成。数据采集单元负责监测区域内信息的采集和数据转换，设计中包括了可燃性气体传感器和湿度传感器;数据处理单元负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理等;数据传输单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据;电源管理单元选通所用到的传感器，节点电源由几节AA电池组成，实际工业应用中采用微型纽扣电池，以进一步减小体积。为了调试方便及可扩展性，可将数据采集单元独立出来，做成两块能相互套接的可扩展主板。

2.2处理器选型

处理器的选型要求和指标是功耗低，保证长时间不更换电源也能顺利工作，供给电压小于5 V，有较快的处理速度和能力，由于节点是需要大量安置的，所以价格也要相对便宜。选用AVR单片机，考虑到电路中I/O的个数不多，功耗低、成本低、适合与无线器件接口配合等多方面因素，综合对比后，选用Atmel公司的ATmega128L。该微型控制器拥有丰富的片上资源，包括4个定时器、4 KB SRAM、128KB Flash和4 KBEEPROM;拥有UART、SPI、I2C、JTAG接口，方便无线器件和传感器的接入;有6种电源节能模式，方便低功耗设计。

2.3无线通信器件选型 CC2420是一款符合ZigBee技术的高集成度工业用射频收发器，其MAC层和PHY层协议符合802.15.4规范，工作于2.4 GHz频段。该器件只需极少外部元件，即可确保短距离通信的有效性和可靠性。数据传输单元模块支持数据传输率高达250 Kb/s，即可实现多点对多点的快速组网，系统体积小、成本低、功耗小，适于电池长期供电，具有硬件加密、安全可靠、组网灵活、抗毁性强等特点。

2.4传感器选型

由于WSNs是用于矿下安全监测，常要检测矿下可燃气体的浓度(预防瓦斯气体浓度过高)和空气湿度，所以要选择测量气体浓度和湿度的传感器。

2.4.1 HIH-4000系列测湿传感器

HIH-4000系列测湿传感器作为一个低成本、可软焊的单个直插式组件(SIP)能提供仪表测量质量的相对湿度(RH)传感性能。RH传感器可用在二引线间有间距的配量中，它是一个热固塑料型电容传感元件，其内部具有信号处理功能。传感器的多层结构对应用环境的不利因素，诸如潮湿、灰尘、污垢、油类和环境中常见的化学品具有最佳的抗力，因此可认定它能适用矿下环境。

2.4.2 MR511热线型半导体气敏元件

MR511型气敏元件利用气体吸附在金属氧化物半导体表面而产生热传导变化及电传导变化的原理，由白金线圈电阻值变化测定气体浓度。MR511由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇可燃性气体时，检测元件的电阻减小，桥路输出电压变化，该电压变化随气体浓度的增大而成比例增大，补偿元件具有温度补偿作用。MR511除具有灵敏度高、响应恢复时间短、稳定性好特点外，还具有功耗小，抗环境温湿度干扰能力强的优点。WSNs的节能和井下恶劣温湿环境要求MR5111可以满足。

3 WSNs节点设计

3.1数据采集单元

考虑到无线传感器网络节点的节能和井下恶劣的温湿环境，为了便于数据采集，系统设计采用HIH-4000-01型测湿度传感器和MR511热线型半导体气体传感器。图2、图3分别给出其电路设计图。

3.2数据处理单元

ATmega128L的外围电路设计简单，设计时注意在数字电路的电源并人多只电容滤波。ATmega128L的工作时钟源可以选取外部晶振、外部RC振荡器、内部RC振荡器、外部时钟源等方式。工作时钟源的选择通过ATmega128L的内部熔丝位来设计。熔丝位可以通过JTAG编程、ISP编程等方式设置。ATmega128L采用7.3728 MHz和32.768 kHz两个外部晶振。前者用作工作时钟，后者用作实时时钟源。

3.3数据传输单元

3.3.1 CC2420外围电路设计

图4给出数据传输单元的外围电路。CC2420只需要极少的外围元器件。其外围电路包括晶振时钟电路、射频输入/输出匹配电路和微控制器接口电路3部分。

射频输入/输出匹配电路主要用来匹配器件的输入输出阻抗，使其输入输出阻抗为50 Ω，同时为器件内部的PA及LNA提供直流偏置。射频输入/输出是高阻抗，有差别。射频端最适合的负载是115+j180 Ω。C61、C62、C71、C81、L61组成不平衡变压器，L62和L81匹配射频输入输出到50 Ω;L61和L62同时提供功率放大器和低噪声放大器的直流偏置。内部的T/R开关是为了切换低噪声放大器/功率放大器。R451偏置电阻是电流基准发生器的精密电阻。CC2420本振信号既可由外部有源晶体提供，也可由内部电路提供。若由内部电路提供时，需外加晶体振荡器和两只负载电容，电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数。设计采用16 MHz晶振时，其电容值约为22 pF。C381和C391是外部晶体振荡器的负载电容。片上电压调节器提供所有内部1.8 V电源的供应。C42是电压调节器的负载电容，用于稳定调节器。为得到最佳性能必须使用电源去耦。在应用中使用大小合适的去耦电容和功率滤波器是非常重要的。CC2420可以通过4线SPI总线(SI、SO、SCLK、CSn)设置器件的工作模式，并实现读，写缓存数据，读/写状态寄存器等。通过控制FIFO和FIFOP引脚接口的状态可设置发射/接收缓存器。

3.3.2配置IEEE 802.15.4工作模式

CC2420为IEEE 802.15.4的数据帧格式提供硬件支持。其MAC层的帧格式为：头帧+数据帧+校验帧;PHY层的帧格式为：同步帧+PHY头帧+MAC帧，帧头序列的长度可通过设置寄存器改变，采用16位CRC校验来提高数据传输的可靠性。发送或接收的数据帧被送入RAM中的128字节缓存区进行相应的帧打包和拆包操作。表1给出CC2420的四线串行SPI接口引脚功能。它是设计单片机电路的依据，充分发挥这些功能是设计无线通信产品的前提。

3.3.3 CC2420与单片机接口电路设计

图5给出CC2420与ATmega128L单片机的接口电路。CC2420通过简单的四线(SI、SO、SCLK、CSn)与SPI兼容串行接口配置，这时CC2420是受控的。ATmega128L的SPI接口工作在主机模式，它是SPI数据传输的控制方;CC2420设为从机工作方式。当ATmega128L的SPI接口设为主机工作方式时，其硬件电路不会自动控制SS引脚。因此，在SH通信时，应在SPI接口初始化，它是由程序控制SS，将其拉为低电平，此后，当把数据写入主机的SPI数据寄存器后，主机接口将自动启动时钟发生器，在硬件电路的控制下，移位传送，通过MOSI将数据移出ATmega128L，并同时从CC2420由MISO移人数据，8位数据全部移出时，两个寄存器就实现了一次数据交换。

4结语

通过对于无线传感器网络节点中传感器元件、数据处理模块、数据传输模块和电源的选择，设计了一种以CC2420和ATmega128L为主体的硬件方案。利用该方案设计的CC2420和ATmega128L的外围电路以及两者之间的接口电路。此外，还对传感器与单片机的接口电路进行设计。通过实验验证，设计的硬件节点基本上达到了项目要求，经调试能通过传感器正确真实地采集数据，并实现两个无线节点(两个电路板。AA电池供电)在30 m左右的通信、传输数据、并反映到终端设备。