無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述演示文稿

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述演示文稿當(dāng)前第1頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)參考書目書名：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作者：孫利民，李建中，陳渝，朱紅松出版社：清華大學(xué)出版社當(dāng)前第2頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)目錄傳感器網(wǎng)絡(luò)－概述傳感器網(wǎng)絡(luò)－發(fā)展傳感器網(wǎng)絡(luò)－結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)－應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)－協(xié)議傳感器網(wǎng)絡(luò)－研究進(jìn)展傳感器網(wǎng)絡(luò)－影響力當(dāng)前第3頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)一、什么是傳感器網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是指將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的多臺計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所謂無線網(wǎng)絡(luò)，就是利用無線電波作為信息傳輸?shù)拿浇闃?gòu)成的無線局域網(wǎng)（WLAN），與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。當(dāng)前第4頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)無線網(wǎng)絡(luò)有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)移動Adhoc網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前第5頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN-WirelessSensorNetworks基礎(chǔ)微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)解釋1由部署在觀測環(huán)境附近的大量的微型廉價低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成一個多跳的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)前第6頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)解釋2：傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組傳感器以特定方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀察者。當(dāng)前第7頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，目的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報(bào)告給用戶?！盁o線傳感器網(wǎng)絡(luò)”術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)定義當(dāng)前第8頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)感官大腦神經(jīng)現(xiàn)代信息技術(shù)信息系統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前第9頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個基本要素：傳感器，感知對象，觀察者傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能協(xié)作地感知、采集、處理和發(fā)布感知信息當(dāng)前第10頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)二、傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展當(dāng)前第11頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)第一階段最早可以追溯二十世紀(jì)70年代越戰(zhàn)時期使用的傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)。胡志明小道胡志明小道當(dāng)前第12頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)熱帶樹熱帶樹轟炸機(jī)當(dāng)前第13頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器僅產(chǎn)生探測數(shù)據(jù)流傳感器無計(jì)算能力

傳感器之間不能相互通信SensorsObject信號分析傳統(tǒng)感知方法的特征有線/無線連接當(dāng)前第14頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)第二階段感知能力＋計(jì)算能力＋通信能力1999年商業(yè)周刊將傳感器網(wǎng)絡(luò)列為二十一世紀(jì)最具影響的21項(xiàng)技術(shù)之一。二十世紀(jì)80年代至90年代之間當(dāng)前第15頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)第三階段

21世紀(jì)開始至今2001911事件2002橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室提出“網(wǎng)絡(luò)就是傳感器”。20032006美國《技術(shù)評論》雜志評出深遠(yuǎn)影響人類未來生活的十大新興技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一。我國發(fā)布《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》。當(dāng)前第16頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)現(xiàn)代感知方法SensingAreaObjectUser端

傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋感知對象區(qū)域

每個傳感器完成其臨近感知對象的觀測

多傳感器協(xié)同完成感知區(qū)域的大觀測任務(wù)使用多跳路由算法向用戶報(bào)告觀測結(jié)果SinkInternet或通信衛(wèi)星SensornetworkUser端當(dāng)前第17頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)計(jì)算設(shè)備的演化歷史當(dāng)前第18頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)三、傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)sink-匯聚點(diǎn)sensornode-傳感器節(jié)點(diǎn)sensorfield-監(jiān)測區(qū)域當(dāng)前第19頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的常用邏輯結(jié)構(gòu)圖傳感器1傳感器2傳感器N無線鏈路無線接口模塊…監(jiān)控主機(jī)當(dāng)前第20頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)功能：采集、處理、控制和通信等網(wǎng)絡(luò)功能：兼顧節(jié)點(diǎn)和路由器資源受限：存儲、計(jì)算、通信、能量Sink節(jié)點(diǎn)功能：連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測任務(wù)，轉(zhuǎn)發(fā)收集到的數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：連續(xù)供電、功能強(qiáng)、數(shù)量少等當(dāng)前第21頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)感知能力＋計(jì)算能力＋通信能力體積小能耗小傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)物示例當(dāng)前第22頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)當(dāng)前第23頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)傳感器模塊：信息采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理器模塊：控制、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線通訊模塊：無線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)能量供應(yīng)模塊：提供能量當(dāng)前第24頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)當(dāng)前第25頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)：地理區(qū)域大；部署密集提高信噪比；提高監(jiān)測精度；增強(qiáng)容錯性；減少盲區(qū)自組織網(wǎng)絡(luò)：不確定性；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化資源受限：計(jì)算、存儲、通訊、能量動態(tài)拓?fù)洌汗?jié)點(diǎn)故障；通訊故障；移動性；節(jié)點(diǎn)加入可靠網(wǎng)絡(luò)：適應(yīng)環(huán)境條件；魯棒性、容錯性應(yīng)用相關(guān)：沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺以數(shù)據(jù)為中心當(dāng)前第26頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)的限制電源能量有限通信能力有限計(jì)算和存儲能力有限當(dāng)前第27頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述－與adhoc的不同WSN結(jié)點(diǎn)數(shù)量更為龐大多數(shù)節(jié)點(diǎn)為靜止節(jié)點(diǎn)分布更為密集能量約束結(jié)點(diǎn)更容易出錯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁Adhoc幾十至上百個節(jié)點(diǎn)局域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)全移動結(jié)構(gòu)變化（移動）能量可連續(xù)提供點(diǎn)到點(diǎn)通信當(dāng)前第28頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)四、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（一）民事應(yīng)用當(dāng)前第29頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)大鴨島海燕監(jiān)測無人干擾監(jiān)測鳥巢海燕大鴨島當(dāng)前第30頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)橋梁監(jiān)測當(dāng)前第31頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)道路交通當(dāng)前第32頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)智能停車場物流系統(tǒng)列車鐵軌高速公路系統(tǒng)當(dāng)前第33頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)韓國濟(jì)州島智能漁場北京大興區(qū)菊花基地克爾斯博公司當(dāng)前第34頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)浙江溫州的奶牛牧場沈陽玫瑰園當(dāng)前第35頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)二零零八年五月十二日汶川地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈地震當(dāng)前第36頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)（二）軍事應(yīng)用當(dāng)前第37頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)聯(lián)合國維和部隊(duì)伊拉克微型感應(yīng)傳感器網(wǎng)絡(luò)核武器和生化武器當(dāng)前第38頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)美軍未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)的戰(zhàn)場警戒示意圖傳感器節(jié)點(diǎn)通行車輛當(dāng)前第39頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)槍聲定位反恐系統(tǒng)當(dāng)前第40頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)美國F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)外傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前第41頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)

美軍“沙地直線”項(xiàng)目無線鏈路目標(biāo)探測、分類和跟蹤傳感器節(jié)點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前第42頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)密封形封裝罩節(jié)點(diǎn)封裝示例（一）特點(diǎn)：表面光滑可以滾動自動調(diào)整姿態(tài)位置萬向節(jié)固定架設(shè)計(jì)當(dāng)前第43頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)節(jié)點(diǎn)封裝示例（二）錐形罩特點(diǎn)：底基重量大自正位“懸垂鐘擺”式電路板飛機(jī)拋撒當(dāng)前第44頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)“狼群”地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)美軍共計(jì)完成23項(xiàng)傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)當(dāng)前第45頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)通信能力有限節(jié)點(diǎn)帶寬窄，而且經(jīng)常變化節(jié)點(diǎn)通信覆蓋范圍只有幾十到幾百米，而且經(jīng)常變化挑戰(zhàn)之一如何在如此有限通信能力的條件下,高質(zhì)量地完成感知數(shù)據(jù)的查詢、分析、挖掘與傳輸？在傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，發(fā)現(xiàn)最小化算法通信復(fù)雜性的機(jī)理是我們面臨的第一個挑戰(zhàn)問題！五、傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前第46頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)多源、多跳是主要通信方式多個傳感器節(jié)點(diǎn)向一個目標(biāo)傳送信息一次多源信息傳輸需要多條由多個傳感器節(jié)點(diǎn)組成的路徑挑戰(zhàn)之二如何為多源信息傳輸選擇優(yōu)化通信路徑？在傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，建立選擇優(yōu)化或近似優(yōu)化通信路徑的理論是我們面臨的第二個挑戰(zhàn)問題！當(dāng)前第47頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)節(jié)點(diǎn)移動、斷接頻繁在移動網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)移動頻繁節(jié)點(diǎn)間通信的斷接頻繁，導(dǎo)致通信失敗.經(jīng)常受到高山、建筑物、障礙物等地勢地貌以及風(fēng)雨雷電等自然環(huán)境的影響,因此傳感器可能會長時間脫離網(wǎng)絡(luò),離線工作挑戰(zhàn)之三通信路徑重構(gòu)成為突出問題？路由算法必須具有自適應(yīng)性？如何建立網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)連通性的數(shù)據(jù)理論，為通信路徑重構(gòu)和自適應(yīng)路由算法設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)是我們面臨的第三個挑戰(zhàn)問題？當(dāng)前第48頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)電源能量有限傳感器的電源能量極其有限由于電源能量的原因經(jīng)常失效或廢棄電源能量約束是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的障礙現(xiàn)有電源部件不能滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的需要傳感器傳輸信息比執(zhí)行計(jì)算更消耗電能傳感器傳輸1位信息需要的電能足以執(zhí)行3000條計(jì)算指令挑戰(zhàn)之四如何傳感器網(wǎng)絡(luò)在工作過程中節(jié)省能，實(shí)現(xiàn)能源均衡，最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期？建立能源復(fù)雜性和能源均衡理論是我們面臨的第四個挑戰(zhàn)性問題！當(dāng)前第49頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)計(jì)算能力有限傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器通常都具有嵌入式處理器和存儲器，具有計(jì)算能力但是，處理器性能、存儲器容量和能源都很有限，導(dǎo)致傳感器的計(jì)算能力十分有限挑戰(zhàn)之五如何使用大量具有有限計(jì)算能力的傳感器設(shè)計(jì)能源有效的高性能分布式算法?

設(shè)計(jì)同時最小化能源、時間、空間和通信復(fù)雜性的分布式算法是我們面臨的第五個挑戰(zhàn)性問題！當(dāng)前第50頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器數(shù)量大、分布范圍廣傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)密集，數(shù)量巨大，可能達(dá)到幾百、幾千萬，甚至更多傳感器網(wǎng)絡(luò)可以分布在很大區(qū)域，也可以分布在險惡環(huán)境下傳感器數(shù)量大、分布廣的特點(diǎn)使得網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)十分困難甚至不可維護(hù)挑戰(zhàn)之六如何使傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件具有高強(qiáng)壯性和容錯性是我們面臨的第六個挑戰(zhàn)性問題！當(dāng)前第51頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)大規(guī)模分布式觸發(fā)器很多傳感器網(wǎng)絡(luò)需要對感知對象進(jìn)行控制（如溫度控制）傳感器需要配備回控裝置和控制軟件我們稱回控裝置和控制軟件為觸發(fā)器挑戰(zhàn)之七如何管理成千上萬分布式觸發(fā)器是我們面臨的第七個挑戰(zhàn)性問題？當(dāng)前第52頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)感知數(shù)據(jù)流無限傳感器網(wǎng)絡(luò)每個傳感器都產(chǎn)生無限的流式數(shù)據(jù)，并具有實(shí)時性每個傳感器僅具有有限的存儲器和計(jì)算資源，難以處理巨大的實(shí)時數(shù)據(jù)流挑戰(zhàn)之八如何設(shè)計(jì)高效率、能源有效、實(shí)時的海量感知數(shù)據(jù)流的查詢、分析和挖掘的分布式算法？當(dāng)前第53頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)以數(shù)據(jù)為中心傳感器網(wǎng)絡(luò)不是通常的網(wǎng)絡(luò)用戶感興趣的是數(shù)據(jù)而不是網(wǎng)絡(luò)和傳感器硬件用戶很少詢問“A節(jié)點(diǎn)到B節(jié)點(diǎn)的連接是如何實(shí)現(xiàn)的？”用戶經(jīng)常詢問“網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中那些地區(qū)出現(xiàn)毒氣？”傳感器網(wǎng)絡(luò)不是以地址為中心的用戶不會詢問“地址為27的傳感器的溫度是多少？”用戶感興趣是“某個地理位置的溫度是多少？”數(shù)據(jù)傳輸以聚集方式進(jìn)行,而不是地址到地址的路由當(dāng)前第54頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)把傳感器視為感知數(shù)據(jù)流或感知數(shù)據(jù)源把傳感器網(wǎng)絡(luò)視為感知數(shù)據(jù)空間或數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)管理和處理作為網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用目標(biāo)挑戰(zhàn)之九如何建立以數(shù)據(jù)為中心的傳感器網(wǎng)絡(luò)？以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心;

把數(shù)據(jù)管理和處理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融為一體;

為用戶提供有效的感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫;

使用戶如同使用通常的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一樣自如地使用感知數(shù)據(jù).傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的理論和技術(shù)是我們面臨的第九個挑戰(zhàn)性問題！當(dāng)前第55頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)需要多種多樣的感知器物理傳感器生物傳感器化學(xué)傳感器……挑戰(zhàn)之十如何建立新感知器概念、理論、技術(shù)和各種新型感知器是我們面臨的第十個挑戰(zhàn)性問題？當(dāng)前第56頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)其他挑戰(zhàn)性問題傳感器的投放或撒播理論與技術(shù)傳感器的定位問題時鐘同步問題組網(wǎng)連通可靠性研究和探測覆蓋率研究傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性問題和抗干擾問題信號的協(xié)作處理當(dāng)前第57頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)六、傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議能源管理平臺：管理傳感器節(jié)點(diǎn)如何使用能量；移動管理平臺：檢測和注冊傳感器節(jié)點(diǎn)的移動，維護(hù)到匯聚點(diǎn)的路由，使得傳感器節(jié)點(diǎn)能夠跟蹤它的鄰居；任務(wù)管理平臺：在一個給定的區(qū)域內(nèi)平衡和調(diào)度監(jiān)測任務(wù)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層能量分配移動管理任務(wù)管理當(dāng)前第58頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧當(dāng)前第59頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層（1）傳輸媒體建議采用ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)）頻段短距離的無線低功率通信最適合傳感器網(wǎng)絡(luò)紅外不需要許可證，抗干擾要求收發(fā)雙方在視線之內(nèi)光不排除用光作為通信媒體當(dāng)前第60頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層（2）頻率選擇，載頻發(fā)生，信號檢測，調(diào)制，數(shù)據(jù)加密信號傳播傳播信號需要的最小發(fā)送功率和傳輸距離d的n次方（）成正比，2<=n<4.為了減小傳輸距離，傳感器網(wǎng)絡(luò)采用多跳（multihop）通信方式當(dāng)前第61頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的功能（1）功能無線信道的使用建立傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)考慮因素節(jié)省能量可擴(kuò)展性鏈路帶寬分配的公平性、帶寬利用率、延時性能等目前普遍認(rèn)為這三個方面的重要性依次遞減當(dāng)前第62頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)MAC協(xié)議的能量浪費(fèi)因素（2）空閑偵聽：節(jié)點(diǎn)不知道鄰居節(jié)點(diǎn)何時向自己發(fā)送數(shù)據(jù)，射頻收發(fā)模塊必須一直處于工作狀態(tài)，消耗大量能源，是無效能耗的主要來源。沖突：同時向同一節(jié)點(diǎn)發(fā)送多個數(shù)據(jù)幀，信號相互干擾，接收方無法準(zhǔn)確接收，重發(fā)造成能量浪費(fèi)串?dāng)_：接收和處理發(fā)往其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)屬于無效功耗。控制開銷：控制報(bào)文不傳送有效數(shù)據(jù)，消耗的能量對用戶來說是無效功耗。當(dāng)前第63頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)傳感器MAC協(xié)議的節(jié)能策略（3）盡量讓傳感器節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)；減少傳感器節(jié)點(diǎn)之間的碰撞；減少接收到自己不需要接收的數(shù)據(jù)分組；（overhearing）減少控制消息的開銷。當(dāng)前第64頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSNMAC協(xié)議（4）基于競爭S-MAC/T-MAC/Sift基于TDMA的DEAN/TRAMA/DMAC/周期性消息調(diào)度其它SMACS/EARCSMA/CA和CDMA結(jié)合當(dāng)前第65頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN路由協(xié)議（1）已有網(wǎng)絡(luò)－adhoc、蜂窩主要目標(biāo)－通信服務(wù)質(zhì)量

帶寬利用率傳感器網(wǎng)絡(luò)主要目標(biāo)－高效使用能源

延長網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存期當(dāng)前第66頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN路由協(xié)議（2）特點(diǎn)基于局部拓?fù)湫畔?shù)據(jù)為中心（不知道目的節(jié)點(diǎn)的編號，甚至向哪個區(qū)域）要求能量高效（協(xié)議簡單|開銷小|節(jié)省能量/均衡消耗）可擴(kuò)展性（網(wǎng)絡(luò)范圍/節(jié)點(diǎn)密度）魯棒性（節(jié)點(diǎn)變化|拓?fù)渥兓┛焖偈諗啃援?dāng)前第67頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN路由協(xié)議（3）能量感知路由能量路由/能量多路徑路由查詢路由定向擴(kuò)散路由(DD)/謠傳路由地理路由GPRS/GEAR/GEM/邊界定位路由可靠路由ReInform/SPEED/多路徑路由當(dāng)前第68頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN傳輸層（1）當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)需要接入Internet或其它外部網(wǎng)絡(luò)時，傳輸層的功能是必要的目前關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層機(jī)制和協(xié)議的建議很少存在的問題硬件的限制（例如有限的電能和存儲量）使傳感器節(jié)點(diǎn)不能像Internet中的服務(wù)器那樣存儲大量的數(shù)據(jù)TCP的應(yīng)答方式開銷太大將來有可能在傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用類似于UDP的協(xié)議，而在Internet和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中使用TCP/UDP協(xié)議當(dāng)前第69頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN傳輸層（2）一種TCP分段（TCPsplitting）的方法可能使傳感器網(wǎng)絡(luò)和其它網(wǎng)絡(luò)（如Internet)互通當(dāng)前第70頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN應(yīng)用層應(yīng)用層協(xié)議還處于探索階段三種可能的應(yīng)用層協(xié)議傳感器管理協(xié)議

Sensormanagementprotocol(SMP)任務(wù)分配和數(shù)據(jù)通告協(xié)議

taskassignmentanddataadvertisementprotocol(TADAP)傳感器詢問和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議

Sensorqueryanddatadisseminationprotocol(SQDDP)當(dāng)前第71頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN時間同步（1）時間同步是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能MAC/跟蹤/監(jiān)測時間同步需要的多樣性（目標(biāo)跟蹤例子）傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步的性能參數(shù)最大誤差同步期限同步范圍效率代價和體積當(dāng)前第72頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN時間同步機(jī)制（2）TPSN（Timing-syncProtocolforSensorNetworks）RBS（ReferenceBroadcastSynchronization）TINY/MINI-SYNCDMTS（DelayMeasurementTimeSynchronization）PCS（ProbabilisticClockSynchronization）當(dāng)前第73頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN定位機(jī)制（1）定位是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能報(bào)告事件發(fā)生的地點(diǎn)目標(biāo)跟蹤和定位協(xié)助路由進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理當(dāng)前第74頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN定位機(jī)制（2）特殊性體積、成本（GPS不能普遍適用）能耗有限、可靠性差節(jié)點(diǎn)的規(guī)模大、隨機(jī)布放無線模塊通信距離有限環(huán)境要求（室內(nèi)、室外）當(dāng)前第75頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)WSN定位機(jī)制（3）基于距離的定位機(jī)制到達(dá)時間定位算法（TOA）不同到達(dá)時間定位算法（TDOA）到達(dá)角度定位定位算法（AOA）接收信號強(qiáng)度定位算法（RSSI）距離無關(guān)的定位機(jī)制質(zhì)心定位算法（Centroid）距離向量-跳段定位算法（DV-HOP）自組織定位算法（AmorphousPositioning)近似的點(diǎn)在三角形中定位算法（APIT)當(dāng)前第76頁\共有84頁\編于星期五\1點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展軍事領(lǐng)域美國陸軍