2023年無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)知識(shí)點(diǎn)歸納

一、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定義，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)三要素,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)示意圖,組成部分(P1-2）定義：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelｅsｓsensoｒｎetwork，WＳN）是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的成本很低、微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一種多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其目的是協(xié)作地感知、采集和解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀測(cè)者或者用戶另一種定義：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，目的是協(xié)作地采集、解決和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，并報(bào)告給用戶三要素:傳感器,感知對(duì)象和觀測(cè)者任務(wù):運(yùn)用傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)周邊的環(huán)境，收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)無(wú)線收發(fā)裝置采用多跳路由的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn),再通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳送到用戶端，從而達(dá)成對(duì)目的區(qū)域的監(jiān)測(cè)體系結(jié)構(gòu)示意圖：組成部分：傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和基站無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)(P2－4)大規(guī)模性且具有自適應(yīng)性無(wú)中心和自組織網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)性無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件組成結(jié)構(gòu)（P4-6)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件部分一般由傳感器模塊、解決器模塊、無(wú)線通信模塊和能量供應(yīng)模塊4部分組成。常見(jiàn)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品,幾種Cｒｏｓｓbｏw公司的Mica系列節(jié)點(diǎn)（Mica２、Teｌosｂ）的硬件組成(Ｐ６）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)（P7）1.各層協(xié)議的功能應(yīng)用層：重要任務(wù)是獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步解決，涉及一系列基于監(jiān)測(cè)任務(wù)的應(yīng)用層軟件傳輸層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的傳輸控制網(wǎng)絡(luò)層：重要負(fù)責(zé)路由生成與路由選擇數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)成幀,幀檢測(cè)，媒體訪問(wèn)和差錯(cuò)控制物理層:實(shí)現(xiàn)信道的選擇、無(wú)線信號(hào)的監(jiān)測(cè)、信號(hào)的發(fā)送與接受等功能2.管理平臺(tái)的功能（1）能量管理平臺(tái)管理傳感器節(jié)點(diǎn)如何使用能源。(2）移動(dòng)管理平臺(tái)檢測(cè)并注冊(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的移動(dòng),維護(hù)到匯聚節(jié)點(diǎn)的路由，使得傳感器節(jié)點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)跟蹤?quán)従拥奈恢?。?）任務(wù)管理平臺(tái)在一個(gè)給定的區(qū)域內(nèi)平衡和調(diào)度監(jiān)測(cè)任務(wù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域(P8-9）軍事應(yīng)用智能農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)醫(yī)療健康緊急和臨時(shí)場(chǎng)合家庭應(yīng)用空間探索其他方面應(yīng)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)(P13）低能耗實(shí)時(shí)性低成本安全和抗干擾協(xié)作靈活、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系跨層設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的限制：電源能量有限,通信能力有限,計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限二、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù):物理層、MＡＣ層、路由、數(shù)據(jù)融合技術(shù)(這幾部分沒(méi)有講，需要自己自學(xué)了解相關(guān)內(nèi)容，沒(méi)講的部分會(huì)以選擇題的形式簡(jiǎn)樸考核）、無(wú)線電波、ISM波段頻譜P15-１6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的四種不同的狀態(tài)及其能耗消耗對(duì)比無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)路由協(xié)議的重要目的,以及在設(shè)計(jì)路由協(xié)議是需要考慮哪些關(guān)鍵問(wèn)題?P２２-23重要目的：就是在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí),最大限度地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命,并且避免網(wǎng)絡(luò)連通性減少。關(guān)鍵問(wèn)題:節(jié)點(diǎn)部署數(shù)據(jù)精確性前提下的能耗以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)據(jù)報(bào)告模型魯棒性與容錯(cuò)性網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性數(shù)據(jù)融合了解幾種常見(jiàn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議(平面路由）缺陷,協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基本思想？P23-27Flｏodiｎg與Gossiｐing路由協(xié)議Flooｄinｇ路由協(xié)議缺陷：信息內(nèi)爆，部分重疊現(xiàn)象,網(wǎng)絡(luò)資源運(yùn)用不合理Gossｉping路由協(xié)議缺陷:仍存在網(wǎng)絡(luò)資源運(yùn)用不合理和重疊現(xiàn)象定向擴(kuò)散路由協(xié)議LEＡCＨ路由協(xié)議GRID路由協(xié)議SAＲ路由協(xié)議無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合的作用與基本思想:數(shù)據(jù)融合的作用：Ｐ４1數(shù)據(jù)融合的基本思想：在從各個(gè)節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)的過(guò)程中,運(yùn)用節(jié)點(diǎn)本地的計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)能力解決數(shù)據(jù),去除冗余數(shù)據(jù)，盡量減少網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量,提高數(shù)據(jù)采集效率,到達(dá)減少能源消耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期的目的。三、Zigbee協(xié)議棧與Zsｔaｃk開(kāi)發(fā)（重要參考第二章2.9，及其補(bǔ)充的ppt以及實(shí)驗(yàn)例子代碼)常見(jiàn)的Zｉgbee芯片(純射頻芯片與ＳOC)與協(xié)議棧；Zigbee特點(diǎn)與Zigbee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；（星形、網(wǎng)狀、樹(shù)形簇狀網(wǎng)絡(luò),）Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型、網(wǎng)絡(luò)組成、協(xié)調(diào)器、路由器、終端的重要作用，Zsｔａck編譯選項(xiàng);Zigbee地址（64位IEEＥＭAC地址與16位ｚｉgbee短地址,廣播地址、綁定通信地址,協(xié)調(diào)器地址)；ZiｇbeeZstack編程框架(基本點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信常用函數(shù)、常用消息、SAPＩ框架的各種函數(shù)）;(參考例子代碼）使用Ｚigｂｅe(cuò)協(xié)議棧進(jìn)行開(kāi)發(fā)的思緒與進(jìn)行應(yīng)用程序通信的環(huán)節(jié);(王小強(qiáng)那本教材ｐｄｆP37）四、數(shù)據(jù)管理技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),以數(shù)據(jù)為中心、分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)目的（Ｐ86-8９)設(shè)計(jì)目的：網(wǎng)內(nèi)節(jié)能性查詢實(shí)時(shí)性高容錯(cuò)性系統(tǒng)可擴(kuò)展性負(fù)載平衡無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)（P90-91)、涉及各種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖、特點(diǎn)P90-93無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的作用五、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)常見(jiàn)的幾種接入網(wǎng)關(guān)技術(shù)P147常見(jiàn)接入網(wǎng)關(guān)技術(shù)wｅb模式、soｃｋetweｂ:基于Ｗeb的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)?網(wǎng)關(guān)收集傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù),并把它們存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。?用戶通過(guò)SＱL查詢或網(wǎng)頁(yè)的形式獲取網(wǎng)關(guān)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。它可以提供ＨＴTP服務(wù),具有導(dǎo)出信息的功能,使遠(yuǎn)程客戶端可以對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。它還可以執(zhí)行一些安全功能,如對(duì)用戶和數(shù)據(jù)合法性的認(rèn)證。?基于Wｅb的網(wǎng)關(guān)需要具有以下功能:對(duì)傳感器采集數(shù)據(jù)的融合，在Ｉｎtｅｒnet和WSＮ間進(jìn)行靈活的查詢管理,ＷSN高效的接入。?嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)sqｌiｔe、嵌入式weｂ服務(wù)器bｏa六、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用極端環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用，使用的相關(guān)技術(shù)：厄瓜多爾火山監(jiān)測(cè)及其系統(tǒng)架構(gòu)生活習(xí)性監(jiān)測(cè):緬因大鴨島實(shí)驗(yàn)、及其系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)動(dòng)物追蹤ZebraＮeｔ基于Ziｇbee的智能家居以及運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)綜合提出針對(duì)某種場(chǎng)景的設(shè)計(jì)思緒與方案七、Ｃｏntiki6LｏWPAＮ６ＬｏWＰＡＮ無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CｏｎtikiIPV6無(wú)線傳感網(wǎng)組網(wǎng)3２.PCLｉnｕｘCｏntiｋｉ接入網(wǎng)關(guān)的配置方法ＩPＶ6節(jié)點(diǎn)與PC聯(lián)網(wǎng)--實(shí)驗(yàn)流程:選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為邊界路由節(jié)點(diǎn),下載rpl-border－roｕtｅｒ固件?選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為普通數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn),下載rpｌ-uｄp-client固件?使用串口線連接邊界路由節(jié)點(diǎn)與運(yùn)營(yíng)Lｉn