无线传感器网络概述.ppt

无线传感器网络概述郑巍无线传感器网络简介无线传感器网络的拓扑控制无线传感器网络的路由算法介绍无线传感器网络的概念无线传感器网络（wirelesssensornetwork,WSN）：就是由部署在检测区域内的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，其目的是协作的感知，采集和处理网络覆盖区域中对象的信息，并发送给观察者。传统网络：人人无线传感器网络：人自然界节点更为庞大，成千上万，节点分布更为密集环境影响和干扰很大，本身能量不足，因此节点很容易出现故障，影响网络拓扑结构首要目标是能源的高效使用。无线传感器网络(WSN)与现有网络的区别无线自组网(mobilead-hocnetwork）几十到上百个节点无线通信，各个节点的关系是对等的首要目标是保证高质量的传输服务和高带宽利用传感器节点的限制1.电源能量有限因此多采用睡眠机制2.通信能力有限能耗和通信距离的关系因此宜采用多跳而尽量少用单跳无线通信受干扰很大，甚至可能出现频繁的通信中断因此如何设计网络通信机制以满足传感器网络的通信需求成为传感器网络的关键问题。3.计算和存储能力有限合理的利用资源成为重要目标传感器网络的特点#2022军事应用通过飞机或炮弹直接将传感器节点撒播到指定区域，从而能非常隐蔽和近距离准确的收集战场信息。为火控和制导系统提供精确制导，利用生物和化学传感器探测生化武器的成分。除了探测之外还可以鉴别身份和追踪目标。环境和生态监测这是中科院对雪豹进行监测拍摄的照片。医疗护理包括监测人体的各种生理数据，跟踪和监控医院内医生和患者的行动，医院的药物管理。值得一提的是应用在人工视网膜中，替代视网膜的芯片有100个微型的传感器组成并置入人眼，可以使得失明者或视力极差者能够恢复到一个可以接受的视力水平。建筑物状态监测这是利用传感器网络来监控建筑物的安全状态。无线传感器网络的关键技术添加标题嵌入式操作系统添加标题应用层技术添加标题网络拓扑控制添加标题网络协议添加标题网络安全添加标题时间同步添加标题定位技术添加标题数据融合添加标题数据管理添加标题无线通信技术添加标题无线传感器网络拓扑控制网络的拓扑结构控制与优化有重要的意义：影响整个网络的生存时间减少节点间通信干扰也就是节点传输半径控制，即功率控制为路由协议提供基础功率控制基于节点度的算法本地平均算法事先知道每个节点所需邻居节点的上限和下限。调整节点的发射半径，当在发射半径内的节点数在上限和下限之间则停止。本地邻居平均算法基于邻近图的算法邻近图将无线传感器网络用图G=(V,E)表示，再根据一个给定的邻居的判别规则，来确定其邻居节点。如RNG等DRNG算法和DLMST算法层次型拓扑结构控制也就是将无线传感器网络分割为一些子网络，也叫分簇，在这些子网络中选取一个簇头，他的作用是与其他簇头和sink节点通信，而子网内的其他节点就只与网内节点通信不与网外节点通信。LEACH算法：将相邻的节点动态地形成簇，并随机产生簇头。GAF(geographicaladaptivefidelity)算法：以节点的地理位置为依据的分簇算法。主要思想是将监测区域分成虚拟单元格。TopDisc(Topologydiscovery)算法源于图论的思想，利用颜色区分节点状态，解决骨干网络拓扑结构的形成问题(骨干网络节点也就是簇节点)三色算法四色算法路由协议基于查询的路由协议可靠的路由协议能量感知路由协议地理位置路由协议分簇路由协议能量感知路由协议能力感知路由协议的几种策略最大PA路由：从数据源到汇聚节点的所有路径中选取PA之和最大的路径。如图中的C－B－A,但此路径包含了路径B－A所以排除，选择路径F－E最小消耗路由：从数据源到汇聚节点的所有路径中选取节点耗能之和最少的路径。如图中B－A最少跳数路由：选取从数据源到汇聚节点跳数最少的路径。如图中－D－最大最小PA节点路由：每条路径上有多个节点，且节点的可用能量不同，从中选取每条路径中可用能量最小的节点来表示这条路径的可用能量。再在其中选最大的。如图中的－D－3214基于查询的路由协议定向扩散路由兴趣扩散阶段汇聚节点采用洪泛的方式传播兴趣消息到整个区域或部分区域内地所有传感器节点。数据传播阶段建立源点和汇聚节点之间的路径路径加强阶段以某一标准在多个路径之中选一个路径，成为加强路径。定向扩散路由协议演示图基于查询的