第6章 无线传感网络剖析.ppt

物联网导论 薛 燕 红 编著 xueyanhong999@163.com 目 录 目 录 第6章 无线传感网络 6.1 无线通信通信网络 6.1.1 无线通信网络概述 6.1.2 IEEE802.15.6标准 6.1.3 IEEE 802.11 6.1.6 无线城域网WiMax 6.2 无线传感器网络概述 6.2.1无线传感器网络概念 6.2.2 传感器网络的发展历史 6.2.3 无线传感器网络的应用 6.2.6 传感器网络的关键技术 6.2.5 传感器网络结构 第6章 物联接入层 6.3 传感器网络的通信与组网技术 6.3.1物理层 6.3.2 MAC协议 6.3.3 路由协议 6.4 传感网络的支撑技术 6.6.1时间同步机制 6.6.2定位技术 6.6.3数据融合 6.6.6能量管理 6.6.5安全机制 第6章 物联接入层 集成了传感器技术、微机电系统（MEMS）技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是因特网从虚拟世界到物理世界的延伸。 因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式，而无线传感器网络将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式。目前，无线传感器网络的应用已经由军事领域扩展到反恐、防爆、环境监测、医疗保健、家居、商业、工业等其它众多领域，能完成传统系统无法完成的任务。 无线传感器网络经历了节点技术、网络协议设计和智能群体研究等三个阶段，吸引了大量的学者对其展开了各方面的研究，并取得了包括有关节点平台和通信协议技术研究的一些进展，但还没有形成一套完整的理论和技术体系来支撑这一领域的发展，还有众多的科学和技术问题尚待突破，是信息领域具有挑战性的课题。对无线传感器网络的基础理论和应用系统进行研究具有非常重要的学术意义和实际应用价值。 6.1 无线通信与无线网络 6.1.1 无线通信与无线通信网络概述 1. 无线通信技术发展历程 目前，无线通信技术及其产业呈现出两个突出的特点，一是公众移动通信保持快速增长态势，二是宽带无线通信技术的研究和应用十分活跃，热点不断。随着国民经济和社会发展的信息化，信息化技术正在改变着我们的生活方式。无线通信也从固定方式发展为移动方式，移动通信发展至今大约经历了五个阶段。 （1）二十世纪20年代～50年代初，主要用于舰船及军事，采用短波频及电子管技术，至该阶段末期才出现150MHZ VHF单工汽车公用移动电话系统MTS。 （2）二十世纪50年代～60年代，此时频段扩展至UHF650MHZ，器件技术已向半导体过渡，大都为移动环境中的专用系统，并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。 6.1 无线通信与无线网络 （3）二十世纪70年代初～80年代初频段扩展至800MHZ，美国Bell研究所提出了蜂窝系统概念并于70年代末进行了AMPS试验。 （6）二十世纪80年代初～90年代中期，为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段，并逐步向个人通信业务方向迈进。此时出现了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各类系统与业务运行。 （5）二十世纪90年代中期～至今，随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起，其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进，第二代移动通信正在向第三代平滑过渡。 6.1 无线通信与无线网络 2. 无线通信技术发展趋势 （1）网络覆盖的无缝化，即用户在任何时间、任何地点都能实现网络的接入。 （2）宽带化是未来通信发展的一个必然趋势，窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代。从宽带无线接入技术来看，该领域的发展呈现出向高带宽快速跃进、覆盖范围逐步扩张的趋势。未来，该领域还可能出现更强大的新技术，从另一个角度对整个无线通信产业起到推进作用。 6.1 无线通信与无线网络 2. 无线通信技术发展趋势 （3）融合趋势明显加快，包括技术融合、网络融合和业务融合。移动与无线技术在演进中走向融合，各种创新移动、无线技术不断涌现并快速步入商用，移动、无线应用市场异常活跃，移动、无线技术自身也在快速演进中不断革新。在网络融合的大趋势下，3G、WiMAX、WLAN等各种移动、无线技术在演进中相互融合。涌现出了同时被上述无线技术采用的新型射频技术，如MIMO和OFDM