基于Zigbee的无线传感器网络PPT文档格式.ppt
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WSN概述(续)概述(续)l无线传感器网络(wirelesssensornetwork,WSN)就是由部署在检测区域内大量的廉价卫星传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息,并发送给观察者。
l构成WSN的三要素:
传感器、感知对象、观察者。
WSN概述(续)概述(续)l影响力美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展报告中将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。
传感器网络被列为未来3大高科技产业一。
美国的技术评论将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术。
商业周刊预测的未来4大新技术中,无线传感器网络也列入其中等。
历史以及发展现状历史以及发展现状l国外:
起源于美国,根源可追溯到1978年由国防部高级研究计划署(DARPA)在卡内基-梅隆大学发起的分布式传感器研讨会。
具有代表性的项目包括:
1993-1999年间由美国国防高级研究计划署(DARPA)资助,加州大学洛杉矶分校(UCLA)承担的WINS项目;
1999-2001年间由DAPRA资助UCBerkeley承担的SmartDust项目。
历史以及发展现状(续)历史以及发展现状(续)1998-2002年DARPA资助,加州大学伯克利分校等25个机构联合承担的SensIT计划;
1999-2004年间海军研究办公室的SeaWeb计划等。
l国内:
中国的一些研究机构近年开始研究:
中国科学技术大学、清华大学、中科院计算所、上海微系统所、沈阳自动化所以及合肥智能所等研究单位。
历史以及发展现状(续)历史以及发展现状(续)之所以国内外都投入巨资研究机构纷纷开展无线传感器网络的研究,很大程度归功于其广阔的应用前景和对社会生活的巨大影响。
WSN的体系结构的体系结构l传感器网络结构WSN的体系结构(续)的体系结构(续)l传感器节点结构WSN的体系结构(续)的体系结构(续)l传感器网络协议栈WSN的特征的特征与无线网络的区别传感器网络集成了监测、控制以及无线通信的网络系统,节点数目庞大(上千甚至上万),分布密集,因环境和能量的耗尽,容易出现故障,节点通常固定不动。
能量、处理能力、存储能力、通信能力有限。
不同于传统无线网络的高服务质量和高效的带宽的利用,节能是其设计的首要考虑因素。
WSN的特征(续)的特征(续)节点的限制电池能量有限通信能力有限能量消耗和通信距离关系E正比于d(n).2nPs.所以可以通过降低占空比来延长寿命。
但是对于极低的占空比来说,节点间同步非常困难,网络工作时,所有节点99.9%处于待机状态,引入仲裁设备就是保持功耗最小化的同时实现稳定的时间同步。
工作过程如下:
WSN的协议(续)的协议(续)lMD协议节点A连续发送RTS信标并等待RTS应答。
节点B醒来发送一个查询信标,MD记录A、B之间的时间偏移。
收到节点B的查询信标后,MD发送一个响应消息给节点B,告诉B节点A要发消息给它。
并告诉它与A之间的时间差。
B收到MD的查询响应消息后,调节与A同步,传消息。
得到消息被收到的确认后,A和B均返回原来状态。
WSN的协议(续)的协议(续)l路由协议和传统的路由协议相比,无线传感器的路由协议有以下特点:
能量优先基于局部拓扑信息以数据为中心应用相关WSN的协议(续)的协议(续)l路由协议分类能量感知路由协议。
基于查询的路由协议。
地理位置的路由协议。
可靠的路由协议。
关键技术关键技术l网络拓扑控制l网络协议l网络安全l时间同步l定位技术l数据融合l数据管理l无线通信技术l嵌入式操作系统l应用层技术未来发展机遇展望未来发展机遇展望可能会有人这样想,既然其还处于科研到应用的过渡阶段,那么其所有领域都是未来的发展机会,的确,但是还有些领域值得特别关注:
如无线adhoc网络路由算法、开发真正低功耗混合信号的CMOS工艺、开发使用的能量收集系统,各种实用的系统也许是未来无线传感器网络发展中的最大机会。
无线传感器网络的发展将是无线行业今后的主要增长点!
谢谢大家!
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- 基于 Zigbee 无线 传感器 网络