第5章无线传感器网络(wsn).ppt

五、协议结构 物理层 无线传感器网络的传输介质可以是无线、红外或者光介质。 数据链路层 数据链路层负责数据流的多路复用、数据帧检测、媒体接入和差错控制。数据链路层保证了传感器网络内点到点和点到多点的连接。 五、协议结构 网络层 传感器网络节点高密度地分布于待测环境内或周围。在传感器网络节点和接收器节点之间需要特殊的多跳无线路由协议。无线传感器网络的路由算法在设计时需要特别考虑能耗的问题，传感器网络的网络层设计的设计特色还体现在以数据为中心。 五、协议结构 传输层 在多种类型数据传输任务的前提下保障各种数据的端到端的传输质量。 应用层 包括一系列基于监测任务的应用层软件。应用层的传感器管理协议、任务分配和数据广播管理协议以及传感器查询和数据传播管理协议是传感器网络应用层需要解决的三个潜在问题。 五、协议结构 特点： 网络协议结构是网络的协议分层以及网络协议的集合, 是对网络及其部件所应完成功能的定义和描述。对无线传感器网络来说, 其网络协议结构不同于传统的计算机网络和通信网络。相对已有的有线网络协议栈和自组织网络协议栈，需要更为精巧和灵活的结构，用于支持节点的低功耗，高密度，提高网络的自组织能力、自动配置能力、可扩展能力和传感器数据的实时性保证。 　　 5.3 无线传感器网络的应用 一、军事领域 无线传感器网络具有自组织、容错以及信息获取能力，使其非常适合于军事领域。 二、环境观测与预报领域 常见的应用包括： 可通过跟踪珍稀鸟类、动物和昆虫的栖息、觅食习惯等进行濒临种群的研究等； 可在河流沿线分区域布设传感器节点，随时监测水位及相关水资源被污染的信息； 在山区中泥石流、滑坡等自然灾害容易发生的地方布设节点，可提前发出预警，以便做好准备，采取相应措施，防止进一步的恶性事故的发生； 可在重点保护林区铺设大量节点随时监控内部火险情况，一旦有危险，可立刻发出警报，并给出具体方位及当前火势大小； 布放在地震、水灾、强热带风暴灾害地区、边远或偏僻野外地区，用于紧急和临时场合应急通信。 二、环境观测与预报领域 三、空间、海洋探索 借助于航天器布撒的传感器节点实现对星球表面大范围、长时期和近距离的监测和探索，是一种经济可行的方案。 图5.11 美国宇航局空间探索计划中无线传感器网络应用模式示意图 图5.12水下无线传感器网络技术示意图 四、工业领域 无线传感器网络可用于煤矿、石化、冶金行业等工业领域中的危险环境。 图5.13 煤矿安全环境监测无线传感器网络的基本结构 五、农业领域 无线传感器可用于监视农作物灌溉情况、土壤空气变更情况、牲畜和家禽的环境状况以及大面积地表检测。 图5.15 葡萄园环境监测系统示意图 图5.16 多温室间无线传感器网络通信的示意图 六、医疗健康与监护领域 无线传感器网络在医疗研究、护理领域主要的应用包括远程健康管理、重症病人或老龄人看护、生活支持设备、病理数据实时采集与管理、紧急救护等，也为未来的远程医疗提供了更加方便、快捷的技术实现手段。 图5.17 基于无线传感器网络技术的人体行为监测系统 七、建筑领域 无线传感器可用于建筑施工及后期使用过程的安全监测，包括对珍贵文物的保护。 图5.18 基于无线传感器网络的桥梁结构监测系统 图5.19 将无线传感器网络应用在珍贵文物的保护场地 八、其他领域 智能交通控制管理 安防系统 仓储物流管理 智能家居系统 图5.20 超级市场中应用无线传感器网络进行各种物流检测和环境监测 5.4 无线传感器网络的研究方向 无线传感器网络技术是多学科交叉的研究领域，网络运行的能量效率是一切技术元素的优化目标。 核心关键技术包括组网模式、拓扑控制、无线通讯技术、介质访问控制和链路控制、网络层与路由协议设计、QoS保障和可靠性设计和移动模型研究等方面。 思考与练习 论述无线传感器网络在物联网中的作用。 给出无线传感器网络的概念。 简述无线传感器网络的特点和发展趋势。 概要叙述无线传感器网络的体系结构。 思考与练习 说明无线传感器网络关于降低能耗的机制。 列出无线传感器网络较为重要的应用领域。 结合自己的切身经历，给出一些无线传感器网络的应用实例。 列出无线传感器网络的主要关键技术。 设想一个有关野外森林防火的无线传感器网络的设计，包括网络节点结构，通信模式，组网模式，网络协议，操作系统，应用程序、数据管理和实际部署方式等方面。 学习任务 5.1 无线传感器网络概述 5.2 无线传感器网络的系统结构 5.3 无线传感器网络的应用 5.4 无线传感器网络的研究方向 5.1 无线传感器网络概述 一、WSN对物联网的支撑作用 无线传感器网络技术是传统传感技术和网络