无线传感器网络常用的通信技术

1. 无线通信网络如何分类

无线根据国际上所采用的通信技术种类可将无线传感器网络划分为无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、低速率无线个域网(LR-WPAN)。以下是对各类网络各自常见和常用的通信技术进行简单介绍。

1、无线局域网(WLAN)

无线局域网是指以无线电波、红外线等无线媒介来代替目前有线局域网中的传输媒介(比如电缆)而构成的网络。无线局域网内使用的通信技术覆盖范围一般为半径100m左右，也就是说差不多几个房间或小公司的办公室。当然实际的覆盖范围受很多因素影响，比如通信区域中的高大障碍物。

2、IEEE

802.11系列标准是IEEE制订的无线局域网标准，主要对网络的物理层和媒质访问控制层进行规定，其中重点是对媒质访问控制层的规定。目前该系列的标准有：IEEE802.11、IEEE 。802.11b、IEEE 802.11a、IEEE 802.11g、IEEE 802.11d、IEEE 802.11e、IEEE802.11f、IEEE

802.11h、IEEE 802.11i、IEEE 802.11j等，其中每个标准都有其自身的优势和缺点。

3、WIFI

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把Wi-Fi及IEEE 802.11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。

4、IEEE 802.11g

IEEE 802.11g是对IEEE 802.11b的一种高速物理层扩展，它也工作于2.4GHz频带，物理层采用直接序列扩频(DSSS)技术，而且它采用了OFDM技术，使无线网络传输速率最高可达54Mbps，并且与IEEE802.11b完全兼容。IEEE802.11g和IEEE802.11a的设计方式几乎是一样的。

2. 无线传感器网络的特点及关键技术

无线传感器网络的特点及关键技术

无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一，是目前计算机网络、无线通信和微电子技术等领域的研究热点。下面我为大家搜索整理了关于无线传感器网络的特点及关键技术，欢迎参考阅读！

一、无线传感器网络的特点

与其他类型的无线网络相比，传感器网络有着鲜明的特征。其主要特点可以归纳如下：

（一）传感器节点能量有限。当前传感器通常由内置的电池提供能量，由于体积受限，因而其携带的能量非常有限。如何使传感器节点有限的能量得到高效的利用，延长网络生存周期，这是传感器网络面临的首要挑战。

（二）通信能力有限。无线通信消耗的能量与通信距离的关系为E=kdn。其中，参数n的取值为2≤n≤4，n的取值与许多因素有关。但是不管n具体的取值，n的取值范围一旦确定，就表明，无线通信的能耗是随着距离的增加而更加急剧地增加的。因此，在满足网络连通性的要求下，应尽量采用多跳通信，减少单跳通信的距离。通常，传感器节点的通信范围在100m内。

（三）计算、存储和有限。一方面为了满足部署的要求，传感器节点往往体积小；另一方面出于成本控制的目的`，节点的价格低廉。这些因素限制了节点的硬件资源，从而影响到它的计算、存储和通信能力。

（四）节点数量多，密度高，覆盖面积广。为了能够全面准确的监测目标，往往会将成千上万的传感器节点部署在地理面积很大的区域内，而且节点密度会比较大，甚至在一些小范围内采用密集部署的方式。这样的部署方式，可以让网络获得全面的数据，提高信息的可靠性和准确性。

（五）自组织。传感器网络部署的区域往往没有基础设施，需要依靠传感器节点协同工作，以自组织的方式进行网络的配置和管理。

（六）拓扑结构动态变化。传感器网络的拓扑结构通常是动态变化的，例如部分节点故障或电量耗尽退出网络，有新的节点被部署并加入网络，为节约能量节点在工作和休眠状态间进行切换，周围环境的改变造成了无线通信链路的变化，以及传感器节点的移动等都会导致传感器网络拓扑结构发生变化。

（七）感知数据量巨大。传感器网络节点部署范围大、数量多，且网络中的每个传感器通常都产生较大的流式数据并具有实时性，因此网络中往往存在数量巨大的实时数据流。受传感器节点计算、存储和带宽等资源的限制，需要有效的分布式数据流管理、查询、分析和挖掘方法来对这些数据流进行处理。

（八）以数据为中心。对于传感器网络的用户而言，他们感兴趣的是获取关于特定监测目标的真实可靠的数据。在使用传感器网络时，用户直接使用其关注的事件作为任务提交给网络，而不是去访问具有某个或某些地址标识的节点。传感器网络中的查询、感知、传输都是以数据为中心展开的。

（九）传感器节点容易失效。由于传感器网络应用环境的特殊性以及能量等资源受限的原因，传感器节点失效（如电池能量耗尽等）的概率远大于传统无线网络节点。因此，需要研究如何提高数据的生存能力、增强网络的健壮性和容错性以保证部分传感器节点的损坏不会影响到全局任务的完成。此外，对于部署在事故和自然灾害易发区域的无线传感器网络，还需要进一步研究当事故和灾害导致大部分传感器节点失效时如何最大限度地将网络中的数据保存下来，以提供给灾害救援和事故原因分析等使用。

二、关键技术

无线传感器网络作为当今信息领域的研究热点，设计多学科交叉的研究领域，有非常多的关键技术有待研究和发现，下面列举若干。

（一）网络拓扑控制。通过拓扑控制自动生成良好的拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等多方面奠定基础，有利于节省能量，延长网络生存周期。所以拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。目前，拓扑控制主要研究的问题是在满足网络连通度的前提下，通过功率控制或骨干网节点的选择，剔除节点之间不必要的通信链路，生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。

（二）介质访问控制（MAC）协议。在无线传感器网络中，MAC协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分，对传感器网络的性能有较大影响，是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。传感器网络的强大功能是由众多节点协作实现的。多点通信在局部范围需要MAC协议协调其间的无线信道分配，在整个网络范围内需要路由协议选择通信路径。

在设计MAC协议时，需要着重考虑以下几个方面：

（1）节省能量。传感器网络的节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量，能量有限。

（2）可扩展性。无线传感器网络的拓扑结构具有动态性。所以MAC协议也应具有可扩展性，以适应这种动态变化的拓扑结构。

（3）网络效率。网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等。

（三）路由协议。传感器网络路由协议的主要任务是在传感器节点和Sink节点之间建立路由以可靠地传递数据。由于传感器网络与具体应用之间存在较高的相关性，要设计一种通用的、能满足各种应用需求的路由协议是困难的，因而人们研究并提出了许多路由方案。

（四）定位技术。位置信息是传感器节点采集数据中不可或缺的一部分，没有位置信息的监测消息可能毫无意义。节点定位是确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置。节点定位分为集中定位方式和分布定位方式。定位机制也必须要满足自组织性，鲁棒性，能量高效和分布式计算等要求。

（五）数据融合。传感器网络为了有效的节省能量，可以在传感器节点收集数据的过程中，利用本地计算和存储能力将数据进行融合，取出冗余信息，从而达到节省能量的目的。

（六）安全技术。安全问题是无线传感器网络的重要问题。由于采用的是无线传输信道，网络存在偷听、恶意路由、消息篡改等安全问题。同时，网络的有限能量和有限处理、存储能力两个特点使安全问题的解决更加复杂化了。

3. 什么是无线传感器网络

无线传感器的无线传输功能，常见的无线传输网络有RFID、ZigBee、红外、蓝牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB－IoT。
与传统有线网络相比，无线传感器网络技术具有很明显的优势特点，主要的要求有： 低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。

4. 无线传感器网络常见通信协议标准是什么

无线传感器网络主要由三大部分组成，包括节点、传感网络和用户这3部分。其中，节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围，整个范围按照一定要求能够满足监测的范围；传感网络是最主要的部分，它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集，然后对这些节点信息进行一定的分析计算，将分析后的结果汇总到一个基站，最后通过卫星通信传输到指定的用户端，从而实现无线传感的要求

5. 无线传感器网络可能采用哪些无线通信方式

无线传感器网络，是一种有别于有线数据传输的无线传输组网方式。目前比较常用的无线通信方式主要有以下5种方式，根据实际应用情况，选择相应的无线通信方式。
一、2.4GHZ

二、433MHZ
三、490MHZ
四、GPRS
五、4G
无线传感器网络因具有成本低、范围大、布设灵活、移动支持等特点，工业无线传感器网络在很多领域得到广泛应用，如：
1、信立/XL工厂生产过程数据采集系统：设备运行状态及工艺参数采集；变频器、智能装置、智能设备、智能仪表等数据采集；生产线运行状态数据采集；温循设备数据采集；老化房、高低温箱数据采集；仓储、储罐液位，环境温湿度、气体监测。
2、信立/XL管网、管沟监测系统：供水管网压力、流量等参数采集；蒸汽、供暖、供热管网压力、温度、流量等参数采集；压缩空气管网压力采集；燃气管网压力、温度参数采集；管沟水位、气体含量、井盖位置参数采集。
3、信立/XL能源管理系统：电力数据采集；水、汽、气能耗数据采集；配电监系统数据采集。
4、信立/XL仓储、储藏环境监测系统：医用超低温冰箱温度参数采集；医药仓储环境温湿度、气体参数采集；粮食、食品仓储环境温湿度数据采集。
5、信立/XL农牧业环境监测系统：养鸡、养牛环境温湿度、H2S、NH3、光照等参数采集；农业大棚环境温湿度、土壤温湿度、光照、CO2等参数采集。
6、信立/XL大气环境监测系统：公园、学校、社区等公共场所PM2.5、PM10、CO2、VOC、有毒有害气体参数采集；城市、工业园区、森林等大气环境PM2.5、PM10、O2、CO2、VOC、有毒有害气体参数采集。

6. 目前无线传感器网络采用的主要传输介质有哪些 各有何特点

总体上分为电磁波和声波，声波主要用于水下无线传感器通信，比如声呐，雷达等，声波的特点是容易受到干扰，遇到障碍物容易被反弹，穿透性差。

电磁波又可戏份为无线电波，可见光波，红外线，微波，毫米波，以及射线等。其中红外波主要用于短距离无线通讯，比如障碍识别，遥控器等，其特点是穿透性差，容易反射。

无线电波是最主要的无线通讯介质。其特点是具有一定的可穿透性，可远距离传输也可近距离传输，抗干扰能力相对较强。

无线传感器网络：

无线传感器网络是一种全新的信息获取品台，能够实时监测和采集网络分布区域内各种监测对象的数据，并将这些数据发送至网关节点，以实现范围内目标检测，追踪等。特点是快速展开，抗毁强。

三个基本要素是：传感器，感知对象，观察者。

7. 无线通信技术有哪些作用分别是什么

1.EnOcean

EnOcean无线通信标准被采纳为国际标准“ISO/IEC 14543-3-10”，这也是世界上唯一使用能量采集技术的无线国际标准。EnOcean能量采集模块能够采集周围环境产生的能量，从光、热、电波、振 动、人体动作等获得微弱电力。这些能量经过处理以后，用来供给EnOcean超低功耗的无线通讯模块，实现真正的无数据线，无电源线，无电池的通讯系统。 EnOcean无线标准ISO/IEC14543-3-10使用868MHz，902MHz，928MHz和315MHz频段，传输距离在室外是300 米，室内为30米。

2.Zigbee

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。Zigbee使用频段为2.4G，868MHz以及915MHz。在不使用功率放大器的前提下，Zigbee的有效传输范围为10-75m。

3.Z-Wave

Z-Wave是由丹麦公司Zensys所主导的无线组网规格， Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz，868.42MHz信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄带宽应用场合。Z-Wave技术也是低功耗和低成本的技术，有力地推动着低速率无线个人区域网。

4.Bluetooth

蓝牙技术主要分为BT3.0+HS和4.0版本中加入的Wibree标准也就是Bluetooth Low Energy(BLE)。在轻家居领域，主要讨论BLE部分。低功耗蓝牙(BLE)技术是低成本，短距离，可互操作的鲁棒性无线技术，工作在2.4G频段。BLE采用可变连接时间间隔，几毫秒到几秒，利用快速的连接方式，平时可以处于“非连接”状态节省能源，此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路，因此拥有极低的运行和待机功耗。

8. 传感器的无线技术有哪几种各自的优缺点

无线只是一种通讯手段，传感器的无线技术，只是把原来用有线线缆传输的方式变成了无线，见过的传感器的无线技术 有 zigbee， gprs， gsm， 数传电台等。