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无线传感网络的部署

发布时间:2025-02-23 18:18:12

A. 无线传感器网络中的部署问题,200分!!追加!!

无线传感器网络(wirelesssensornetwork,WSN)是综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,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,并对这些数据进行处理,获得详尽而准确的信息。传送到需要这些信息的用户。它是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织的网络系统。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三要素。
无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点,涉及到许多学科交叉的研究领域,要解决的关键技术很多,比如:网络拓扑控制、网络协议、网络安全、时间同步、定位技术、数据融合、数据管理、无线通信技术等方面,同时还要考虑传感器的电源和节能等问题。
所谓部署问题,就是在一定的区域内,通过适当的策略布置传感器节点以满足某种特定的需求。优化节点数目和节点分布形式,高效利用有限的传感器网络资源,最大程度地降低网络能耗,均是节点部署时应注意的问题。
目前的研究主要集中在网络的覆盖问题、连通问题和能耗问题3个方面。
基于节点部署方式的覆盖:1)确定性覆盖2)自组织覆盖
基于网格的覆盖:1)方形网格2)菱形网格
被监测目标状态的覆盖:1)静态目标覆盖2)动态目标覆盖
连通问题可描述为在传感器节点能量有限,感知、通信和计算能力受限的情况下,采用一定的策略(通常设计有效的算法)在目标区域中部署传感器节点,使得网络中的各个活跃节点之间能够通过一跳或多跳方式进行通信。连通问题涉及到节点通信距离和通信范围的概念。连通问题分为两类:纯连通与路由连通。
覆盖中的节能对于覆盖问题,通常采用节点集轮换机制来调度节点的活跃/休眠时间。连通中的节能针对连通问题,也可采用节点集轮换机制与调整节点通信距离的方法。而文献中涉及最多的主要是从节约网络能量和平衡节点剩余能量的角度进行路由协议的研究。

B. 无线传感器网络节点结构主要包括什么

传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor)、汇聚节点(sink node)和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域(sensor field)内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。
传感器网络节点的组成和功能包括如下四个基本单元:传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(由嵌入式系统构成,包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)、以及电源部分。此外,可以选择的其它功能单元包括:定位系统、运动系统以及发电装置等。

C. 什么是WSN

WSN是无线传感器网络的简称,即无线传感器网络。这类网络由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统,用于协作地感知、采集和处理覆盖区域内的信息,并将这些信息发送给观察者。传感器、感知对象和观察者是构成无线传感器网络的三个基本要素。

随着微机电系统(MEMS)、片上系统(SOC)、无线通信和低功耗嵌入式技术的迅速发展,无线传感器网络应运而生,并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点,为信息感知带来了革命性的变革。无线传感器网络是由大量部署在监测区域内的廉价微型传感器节点组成的,通过无线通信方式形成一个自组织网络。

许多人认为,这项技术的重要性可与互联网相提并论:正如互联网使得计算机能够访问各种数字信息而无需关心信息存储位置,传感器网络则扩展了人类与现实世界进行远程交互的能力。传感器网络甚至被誉为一种全新的计算机系统,这得益于其硬件可广泛散布和集体分析能力的独特之处。

然而,从许多角度来看,现在的无线传感器网络类似于1970年代的互联网,当时互联网仅连接了不到200所大学和军事实验室,并且研究人员还在试验各种通讯协议和寻址方案。目前,大多数传感器网络连接的节点数量不超过100个,更多节点和通信线路会使其变得复杂难管理。

此外,单个传感器节点的价格目前仍然较高,且电池寿命在最佳情况下也只能维持几个月。然而,这些问题并非不可克服,一些无线传感器网络的产品已经上市,并且具备引人注目的功能的新产品将在未来几年内出现。

无线传感器网络具有多种类型的传感器,能够探测地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等环境中的各种现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络提供了广阔的应用前景。

这些潜在应用领域包括军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。无线传感器网络在这些领域的应用前景十分广阔,有望在未来的智能城市、智能交通、智能家居等领域发挥重要作用。

值得一提的是,虽然“猥琐男”这个词汇在某些网络笑话中出现,但与无线传感器网络技术并无关联。

D. 无线传感器网络体系结构包括哪些部分,各部分的

结构
传感器网络系统通常包括传感器节点EndDevice、汇聚节点Router和管理节点Coordinator。
大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。

传感器节点
处理能力、存储能力和通信能力相对较弱,通过小容量电池供电。从网络功能上看,每个传感器节点除了进行本地信息收集和数据处理外,还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合,并与其他节点协作完成一些特定任务。

汇聚节点
汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强,它是连接传感器网络与Internet 等外部网络的网关,实现两种协议间的转换,同时向传感器节点发布来自管理节点的监测任务,并把WSN收集到的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点,有足够的能量供给和更多的、Flash和SRAM中的所有信息传输到计算机中,通过汇编软件,可很方便地把获取的信息转换成汇编文件格式,从而分析出传感节点所存储的程序代码、路由协议及密钥等机密信息,同时还可以修改程序代码,并加载到传感节点中。

管理节点
管理节点用于动态地管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。
无线传感器测距
在无线传感器网络中,常用的测量节点间距离的方法主要有TOA(Time of Arrival),TDOA(Time Difference of Arrival)、超声波、RSSI(Received Sig nalStrength Indicator)和TOF(Time of Light)等。

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