無線傳感網(wǎng)絡學習心得(共3頁)_第1頁
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文檔簡介

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 無線傳感器網(wǎng)絡學習心得 初次接觸這個課程時,我無意地在課本中看到了對于無線傳感器網(wǎng)絡的基本概述:無線傳感器網(wǎng)絡是一種全新的信息獲取平臺,能夠?qū)崟r監(jiān)測和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)各種檢測對象的信息,并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點,以實現(xiàn)復雜的指定范圍內(nèi)目標檢測與跟蹤。這讓我聯(lián)想到物聯(lián)網(wǎng)體系的感知層與網(wǎng)絡層,乍一想,這不就是物聯(lián)網(wǎng)感知層與網(wǎng)絡層的整體解決方案么?美國商業(yè)周刊與MIT技術(shù)評論分別將無線傳感器網(wǎng)絡列為改變世界的10大技術(shù)之一。作為一名物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的大學生,了解于此,內(nèi)心燃起了一團火焰,因為覺得這個將成為我們將以時代推動者的身份參與到人類21世紀的建設中。 學習無線傳感

2、器網(wǎng)絡這個課程,分3個階段,第一個階段是分別講解無線傳感器網(wǎng)絡里面的各個組成部分,包括物理層,信道接入技術(shù),路由協(xié)議,拓撲技術(shù),網(wǎng)絡定位與時間同步技術(shù)等等。第二個階段是整合零碎的知識,總結(jié)出無線傳感器網(wǎng)絡的工作原理。第三階段是利用現(xiàn)有知識理解無線傳感器網(wǎng)絡在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的應用并且能夠根據(jù)現(xiàn)實需求設計出符合要求的一個整體的無線傳感器網(wǎng)絡。 第一階段知識總結(jié),(1)無線傳感器網(wǎng)絡物理層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹讓?,它需要考慮編碼調(diào)制技術(shù),通信速率,通信頻段等問題。信道接入技術(shù)中有IEEE 802.11MAC協(xié)議,S-MAC協(xié)議,Sift協(xié)議,TDMA技術(shù),DMAC技術(shù),CDMA技術(shù)。在物理層和信道接入技術(shù)主

3、要有2個標準,一個是IEEE 802.15.4標準,一個是ZigBee標準,它們各有優(yōu)劣,可根據(jù)現(xiàn)實情況采用不同標準。(2)無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的作用是尋找一條或或多條滿足一定條件的,從源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑,將數(shù)據(jù)分組沿著所尋找的路徑進行轉(zhuǎn)發(fā)。路由協(xié)議中有Flooding協(xié)議,Gossiping協(xié)議,SPIN協(xié)議,DD協(xié)議,Rumor協(xié)議,SAR協(xié)議,LEACH協(xié)議,PEGASIS協(xié)議等協(xié)議。(3)動態(tài)變化的拓撲結(jié)構(gòu)是無線傳感器網(wǎng)絡最大特點之一,拓撲控制策略為路由協(xié)議、MAC協(xié)議、數(shù)據(jù)融合、時間同步和目標定位等多方面都奠定了基礎(chǔ)。在無線傳感器網(wǎng)絡中,拓撲控制將影響整個網(wǎng)絡的生存時間,減小節(jié)

4、點間通信干擾,提高網(wǎng)絡通信效率,為路由協(xié)議與時間同步提供基礎(chǔ),影響數(shù)據(jù)融合與彌補節(jié)點失效的影響。(4)無線傳感器網(wǎng)絡主要有兩種基本感知模型,而這又跟覆蓋問題直接相關(guān)。根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡不同的應用,覆蓋需求通常不同。根據(jù)覆蓋目標不同,目前覆蓋算法可以分為面覆蓋,點覆蓋及柵欄覆蓋。(5)無線傳感器網(wǎng)絡的定位是指自組織的網(wǎng)絡通過特定方法提供節(jié)點位置信息。這種自組織網(wǎng)絡定位分為節(jié)點自身定位和目標定位。節(jié)點自身定位是確定網(wǎng)絡中節(jié)點的坐標位置的過程。目標定位是確定網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)目標的坐標位置。定位過程中把定位算法分為基于測距和無需測距的定位算法?;跍y距的定位算法需要測量相鄰節(jié)點之間的絕對距離或者訪方位,

5、并利用節(jié)點間的實際距離或者方位來計算位置節(jié)點的位置,常用的測距技術(shù)用RSS(到達信號強度)測量法,TOA(到達時間)測量法,TDOA(到達時間差)測量法,RSSI(到達信號強度)測量法等。(6)無線傳感器網(wǎng)絡上的目標跟蹤與其定位不同,主要目的不是追求定位的精度,而是需要對移動的目標或者時間進行動態(tài)的監(jiān)測?;跓o線傳感器網(wǎng)絡的目標跟蹤過程大致包括3個階段:檢測、定位和通告。檢測階段:無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點周期性地通過傳感器模塊檢測是否有目標出現(xiàn)。定位階段:為了節(jié)省能量,只有距離跟蹤目標比較近的節(jié)點才會對目標進行定位,如果節(jié)點接受到另外兩個或者兩個以上的節(jié)點到跟蹤目標的距離,則可選用三邊定位法或者

6、多邊極大似然估計法計算跟蹤目標的位置。通告階段:計算出跟蹤跟蹤目標的運動軌跡后,傳感器網(wǎng)絡要通知跟蹤目標周圍的節(jié)點啟動進入跟蹤狀態(tài)。(7)無線傳感器網(wǎng)絡中的時間同步技術(shù)有兩大時間同步模型,時鐘模型與通信模型。時間同步協(xié)議中有經(jīng)典的LTS協(xié)議,RBS協(xié)議,TPSN協(xié)議,DMTS協(xié)議和FTSP協(xié)議等協(xié)議。(8)在無線傳感器網(wǎng)絡中間件應用中,無線傳感器網(wǎng)絡中間件體系結(jié)構(gòu)是無線傳感器網(wǎng)絡中間件的核心,它決定著無線傳感器網(wǎng)絡的運行及組織方式。(9)傳感器網(wǎng)絡以數(shù)據(jù)中心的特點使得其設計方法不不同于其他計算機網(wǎng)絡,傳感器網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的設計以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心,把數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)緊密結(jié)合,從邏輯概念

7、和軟、硬件技術(shù)兩個方面實現(xiàn)一個高性能的以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡系統(tǒng)。(10)無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)不能局限于網(wǎng)絡內(nèi)部傳輸,這樣不利于無線傳感器網(wǎng)絡的普及應用,必須讓終端用戶能夠通過外部網(wǎng)絡(如Internet)便捷地訪問無線傳感器網(wǎng)絡采集的環(huán)境數(shù)據(jù)。這就需要物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的無線傳感器網(wǎng)絡接入技術(shù)了。多網(wǎng)融合的無線傳感器網(wǎng)絡是在傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上,利用網(wǎng)關(guān)接入技術(shù),實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡與以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等多種網(wǎng)絡的融合。處于特定應用場景中的、高效組織組織的節(jié)點,在一定的網(wǎng)絡調(diào)度與控制策略驅(qū)動下,對其所部屬的區(qū)域開展監(jiān)控與傳感;網(wǎng)關(guān)節(jié)點設備將實現(xiàn)對其所在的無線傳感器網(wǎng)絡的區(qū)域管理、任務調(diào)

8、度、數(shù)據(jù)聚合、狀態(tài)監(jiān)控與維護等一系列功能。經(jīng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點融合、處理并經(jīng)過相應的標準化協(xié)議處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后的無線傳感器網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù),將有網(wǎng)關(guān)節(jié)點設備聚合,根據(jù)其不同的業(yè)務需求及所接入的不同網(wǎng)絡環(huán)境,經(jīng)由TD-SCDMA和GSM系統(tǒng)下的地面無線接入網(wǎng)、Internet環(huán)境下的網(wǎng)絡通路及無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡下的無線鏈路接入點等,分別接入TD-SCDMA與GSM核心網(wǎng)、Internet主干網(wǎng)及無線局域網(wǎng)等多類型異構(gòu)網(wǎng)絡,并通過各網(wǎng)絡下的基站或主控設備,將傳感信息分發(fā)至各終端,以實現(xiàn)針對無線傳感器網(wǎng)絡的多網(wǎng)遠程監(jiān)控與調(diào)度。(11)無線傳感器網(wǎng)絡具有很強的應用相關(guān)性,起硬件需要滿足輕量化、擴展性、靈活性、穩(wěn)定性、

9、安全性與低成本等要求。 學習的第二個階段,對零碎的知識點進行整合,總結(jié)出對無線傳感的工作原理的自我理解。 上圖就是一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的簡易示意圖,它擁有著無線傳感器網(wǎng)絡所應該擁有的最基本的三種類型的節(jié)點,即傳感器節(jié)點(sensor node),匯聚節(jié)點(sink),用戶的管理節(jié)點(User)以及互聯(lián)網(wǎng)或通信衛(wèi)星。傳感器節(jié)點(sensor node)分布于監(jiān)測區(qū)域的各個部分(sensor field),用于收集數(shù)據(jù),并且將數(shù)據(jù)路由至信息收集節(jié)點(sink),信息收集節(jié)點(sink)與信息處理中心(User)通過廣域網(wǎng)絡進行通信,從而對收集到的數(shù)據(jù)進行處理。 學習的第三階段:利用現(xiàn)有

10、的知識體系,理解無線傳感器網(wǎng)絡在現(xiàn)實中的應用,并且可以根據(jù)現(xiàn)實的需求設計出合理的應用體系。結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡在農(nóng)業(yè)中的應用進行探究:(1)在體系結(jié)構(gòu)選擇方面,其體系結(jié)構(gòu)選擇通性化的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu),跟上圖體系相符。(2)節(jié)點選擇方面,由于農(nóng)業(yè)監(jiān)測的復雜性及監(jiān)測環(huán)境對于外來設備的敏感性,要求傳感器節(jié)點體積盡可能小,為了獲取到確切的監(jiān)測信息,要求傳感器節(jié)點裝備多種高精度傳感器。為了延長傳感網(wǎng)的使用壽命,需要傳感器節(jié)點具有盡可能長的生命周期。(3)能量管理:實際情況下的傳感器網(wǎng)絡應用可能需要長達多個月的環(huán)境監(jiān)控,而單個節(jié)點的能量非常有限。為了節(jié)省能量,在發(fā)生傳感任務時,只有相鄰區(qū)域的節(jié)點處于傳感通信狀態(tài)

11、,其余節(jié)點不需要傳感和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包,應當關(guān)閉無線通信系統(tǒng),使其休眠節(jié)省能量。(4)數(shù)據(jù)采集方面,在無線傳感器網(wǎng)絡中,靠近基站的節(jié)點要為其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),能量消耗較大,邊緣節(jié)點只要進行數(shù)據(jù)收集,能耗較少,所以邊緣節(jié)點應當采取一定的算法對數(shù)據(jù)進行融合,降低通信量,校正采樣數(shù)據(jù)之后再進行發(fā)送。(5)通信機制方面,包括路由協(xié)議、MAC協(xié)議及通信部件的控制訪問機制等,路由協(xié)議負責將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點通過網(wǎng)絡發(fā)送到目的節(jié)點,尋找源節(jié)點和優(yōu)化節(jié)點間的路徑,將數(shù)據(jù)分組沿優(yōu)化的路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。MAC協(xié)議決定無線信道的使用方式,在節(jié)點間分配有限的通信資源,無線通信模塊在發(fā)送狀態(tài)消耗能量最多,睡眠狀態(tài)消耗最少,接受和偵聽狀態(tài)下消耗稍小于發(fā)送狀態(tài)(6)遠程任務控制主要是在對環(huán)境監(jiān)控一段時間后,調(diào)整網(wǎng)絡的任務,這需要向基站發(fā)出命令,基站通過發(fā)送廣播消息發(fā)出指令,還要對節(jié)點的能量、通信等狀態(tài)進行監(jiān)控,不斷進行任務調(diào)整,延長傳感器網(wǎng)絡的使用壽命。 根據(jù)現(xiàn)實的需求設計出合理的應用體系分這幾步:(1)根據(jù)客戶的要求,分析現(xiàn)實的需求,書寫需求文檔。(2)設計出無線傳感器網(wǎng)絡的整體框架體系,選擇與設計各項通信協(xié)議與通信機制。(3)分別對框架中的軟硬件進行分析與設計(4)進入開發(fā)狀態(tài)(5)測試,交付,維護 以上就是我對無線傳感器網(wǎng)絡課

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