《物联网导论》第3章要点.ppt

组网模式决定了网络的总体拓扑结构，但为了实现WSN的低能耗运行，还需要对节点连接关系的时变规律进行细粒度控制。目前主要的拓扑控制技术分为时间控制、空间控制和逻辑控制3种。 无线传感器网络核心技术 媒体访问控制和链路控制可以解决无线网络中普遍存在的冲突和丢失问题，能够根据网络中数据流的状态控制邻近节点、乃至网络中所有节点的信道访问方式和顺序，从而达到高效利用网络容量、降低能耗的目的。 无线传感器网络核心技术 WSN中的数据流向与Internet相反。在Internet中，终端设备主要从网络上获取信息；而在WSN中，终端设备是向网络提供信息。因此，WSN网络层协议的设计有自己的独特要求。由于WSN对能量效率有苛刻的要求，研究人员通常利用媒体访问控制的跨层服务来选择转发节点和数据流向。 无线传感器网络核心技术 WSN的数据链路层和网络层都有反映自身特点的协议。在WSN中，数据链路层用于构建底层的基础网络结构，控制无线信道的合理使用，确保点到点或点到多点的可靠连接；网络层则负责路由的查找和数据包的传送。 无线传感器网络协议 MAC协议 MAC协议处于数据链路层，是无线传感器网络协议的底层部分，主要用于为数据的传输建立连接，以及在各节点之间合理有效地共享通信资源。MAC协议对无线传感器网络的性能有较大的影响，是保证网络高效通信的关键协议之一。 无线传感器网络协议 路由协议 WSN中，路由协议主要负责路由的选择和数据包的转发。传统无线通讯网络路由协议的研究重点是无线通讯的服务质量，相对传统无线通讯网络而言，WSN路由协议的研究重点是如何提高能量效率、如何可靠地传输数据。 无线传感器网络协议 1996年，美国加州大学的William J Kaiser教授向美国国防部先进研究项目局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）提交的“低能耗无线集成微型传感器”报告，揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是加州大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。 无线传感器网络应用 在其后的10余年里，WSN得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测、健康护理、智能家居、建筑监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、仓库管理、安全监测等众多领域中最有竞争力的应用技术。美国商业周刊将WSN列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院（MIT）技术评论则将WSN列为改变世界的10大技术之一。 无线传感器网络应用 （1）军事通信 （2）精细农业 （3）安全监控 （4）医疗监控 （5）工业监控 （6）智能交通 （7）动物监测 无线传感器网络应用 本章小结 内容回顾 本章介绍了传感器的基本概念和典型应用，讨论了传感器的设计需求和软硬件平台，以TinyOS为例简单介绍了节点操作系统，并介绍了无线传感网的相关知识。 重点掌握 现代传感器的基本组成以及各部分的软硬件平台特点和需求。 掌握制约传感器性能提升的瓶颈以及相应的设计需求（低成本与微型化，低功耗，灵活性与扩展性，鲁棒性） 了解节点操作系统的主要特点以及TinyOS/nesC编程的基本框架 了解无线传感网的组成、特点、核心技术、协议及应用 * * 光、声、气味分子等物理信号或物质本身与感觉器官（眼、耳、鼻、舌）作用，经过复杂的信息处理和传递过程，最终为大脑所感知。 * olfactory ：嗅觉的 Membrane： (动物或植物体内的)薄膜, 隔膜 protein ：蛋白质 Rod:棒条 Cone：圆锥体 * 在5.12汶川大地震中，重庆石板坡长江大桥健康检测系统还详细记录到地震对桥梁的影响，并及时给出了桥梁安全性评估报告。 * 声控灯 军事监测中的传感器：VigilNet VigilNet是由美国弗吉尼亚大学研制的用于军事监测的无线传感系统，该系统由XSM，Mica2和Mica2Dot节点构成，其规模最大达200个节点；节点通过电池供电，铺设在道路旁边，用于检测与收集移动目标的情况。 应用特点 节点自主成网、多跳传输 节点通过电池供电，通过软件节能机制延长网络的生命周期 节点智能感知、协同工作，向上提供预警的功能 智能楼宇中的传感器： LoCal 每年美国用电报告显示至少有30%的电量是浪费的。这些电能浪费在何处？其中哪些是可以节省的？ 由美国加州大学伯克利分校大学发起的LoCal项目试图通过在智能楼宇中部署无线传感器网络来解决这些问题。 应用特点 传感器能实现空间和时间上的细粒度感知，可实时跟踪到单个电器 传感器能实现“多功能”的感知，能推测用户的行为 传感器能够互联互通，通