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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）綜述,---王宣丹2007/6/6,主要內(nèi)容：,WSN概述歷史以及發(fā)展現(xiàn)狀WSN的體系結(jié)構(gòu)WSN的特征WSN的應(yīng)用WSN的協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)未來發(fā)展機(jī)遇展望,WSN概述,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wirelesssensornetwork,WSN）系統(tǒng)是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等。,WSN概述（續(xù)）,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wirelesssensornetwork,WSN）就是由部署在檢測區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)衛(wèi)星傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知的對(duì)象信息，并發(fā)送給觀察者。構(gòu)成WSN的三要素：傳感器、感知對(duì)象、觀察者。,WSN概述（續(xù)）,影響力☆美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評(píng)論在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展報(bào)告中將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最有影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大技術(shù)之一。☆傳感器網(wǎng)絡(luò)被列為未來3大高科技產(chǎn)業(yè)一。☆美國的《技術(shù)評(píng)論》將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一項(xiàng)未來新興技術(shù)。☆《商業(yè)周刊》預(yù)測的未來4大新技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也列入其中等。,歷史以及發(fā)展現(xiàn)狀,國外：起源于美國，根源可追溯到1978年由國防部高級(jí)研究計(jì)劃署（DARPA）在卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)發(fā)起的分布式傳感器研討會(huì)。具有代表性的項(xiàng)目包括：1993-1999年間由美國國防高級(jí)研究計(jì)劃署(DARPA)資助，加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)承擔(dān)的WINS項(xiàng)目；1999-2001年間由DAPRA資助UCBerkeley承擔(dān)的SmartDust項(xiàng)目。,歷史以及發(fā)展現(xiàn)狀（續(xù)）,1998-2002年DARPA資助，加州大學(xué)伯克利分校等25個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)合承擔(dān)的SensIT計(jì)劃；1999-2004年間海軍研究辦公室的SeaWeb計(jì)劃等。國內(nèi)：中國的一些研究機(jī)構(gòu)近年開始研究：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)、中科院計(jì)算所、上海微系統(tǒng)所、沈陽自動(dòng)化所以及合肥智能所等研究單位。,歷史以及發(fā)展現(xiàn)狀（續(xù)）,之所以國內(nèi)外都投入巨資研究機(jī)構(gòu)紛紛開展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，很大程度歸功于其廣闊的應(yīng)用前景和對(duì)社會(huì)生活的巨大影響。,WSN的體系結(jié)構(gòu),傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),WSN的體系結(jié)構(gòu)（續(xù)）,傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu),WSN的體系結(jié)構(gòu)（續(xù)）,傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,WSN的特征,☆與無線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別傳感器網(wǎng)絡(luò)集成了監(jiān)測、控制以及無線通信的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大（上千甚至上萬），分布密集，因環(huán)境和能量的耗盡，容易出現(xiàn)故障，節(jié)點(diǎn)通常固定不動(dòng)。能量、處理能力、存儲(chǔ)能力、通信能力有限。不同于傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的高服務(wù)質(zhì)量和高效的帶寬的利用，節(jié)能是其設(shè)計(jì)的首要考慮因素。,WSN的特征（續(xù)）,☆節(jié)點(diǎn)的限制※電池能量有限※通信能力有限能量消耗和通信距離關(guān)系E正比于d(n).{2Ps.所以可以通過降低占空比來延長壽命。但是對(duì)于極低的占空比來說，節(jié)點(diǎn)間同步非常困難，網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)99.9%處于待機(jī)狀態(tài)，引入仲裁設(shè)備就是保持功耗最小化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的時(shí)間同步。工作過程如下：,WSN的協(xié)議（續(xù)）,MD協(xié)議①節(jié)點(diǎn)A連續(xù)發(fā)送RTS信標(biāo)并等待RTS應(yīng)答。②節(jié)點(diǎn)B醒來發(fā)送一個(gè)查詢信標(biāo)，MD記錄A、B之間的時(shí)間偏移。收到節(jié)點(diǎn)B的查詢信標(biāo)后，MD發(fā)送一個(gè)響應(yīng)消息給節(jié)點(diǎn)B，告訴B節(jié)點(diǎn)A要發(fā)消息給它。并告訴它與A之間的時(shí)間差。③B收到MD的查詢響應(yīng)消息后，調(diào)節(jié)與A同步，傳消息。④得到消息被收到的確認(rèn)后，A和B均返回原來狀態(tài)。,WSN的協(xié)議（續(xù)）,路由協(xié)議和傳統(tǒng)的路由協(xié)議相比，無線傳感器的路由協(xié)議有以下特點(diǎn)：☆能量優(yōu)先☆基于局部拓?fù)湫畔ⅰ钜詳?shù)據(jù)為中心☆應(yīng)用相關(guān),WSN的協(xié)議（續(xù)）,路由協(xié)議分類☆能量感知路由協(xié)議?！罨诓樵兊穆酚蓞f(xié)議?！畹乩砦恢玫穆酚蓞f(xié)議?！羁煽康穆酚蓞f(xié)議。,關(guān)鍵技術(shù),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂凭W(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)安全時(shí)間同步定位技術(shù)數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)管理無線通信技術(shù)嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用層技術(shù),未來發(fā)展機(jī)遇展望,可能會(huì)有人這樣想，既然其還處于科研到應(yīng)用的過渡階段，那么其所有領(lǐng)域都是未來的發(fā)展機(jī)會(huì)，的確，但是還有些領(lǐng)域值得特別關(guān)注：如無線adhoc網(wǎng)絡(luò)路由算法、開發(fā)真正低功耗混合信號(hào)的CMOS工藝、開發(fā)使用的能量收集系統(tǒng)，各種實(shí)用的系統(tǒng)也許是未來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的最大機(jī)會(huì)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將是無線行業(yè)今后的主要增長點(diǎn)?。?,,謝謝大家！,