第6次课WSN通信与组网技术02
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第6章 组网技术基础
2020/1/20
西安电子科技大学信息科学研究所 西安电子科技大学 信息科学研究所
6.1 概 述
系统工程设计
对于一个移动通信系统应该如何进行工程设计、 要考虑哪些设计要素，都会直接影响到系统的性 能。因此系统工程的设计是讨论移动通信系统组
9
网技术中不可缺少的一部分。
2020/1/20
西安电子科技大学信息科学研究所 西安电子科技大学 信息科学研究所
6.2.1 邻道干扰
展开运算得
S(t) Jn cos 0 n t n
J0 cos0t J1 cos0 t J1 cos0 t J2 cos0 2 t J2 cos0 2 t J3 cos0 3 t J3 cos0 3 t
总的来说，能构成同频道干扰的频率范
24
围为
f0
BI 2
，f0为载波频率，BI为接收机
的中频带宽。
2020/1/20
西安电子科技大学信息科学研究所 西安电子科技大学 信息科学研究所
6.2.2 同道干扰
根据调频的捕获效应，为了避免同频干 扰，必须保证接收机输入端的信号/同频
干扰比大于或等于射频（RF）防护比
6
说，移动通信网的网络结构的基本组成问题。
2020/1/20
西安电子科技大学信息科学研究所 西安电子科技大学 信息科学研究所
6.1 概 述
信令系统
如何在用户和移动网络之间，移动网络和固定网 络之间交换控制信息，从而对呼叫过程、移动性 管理过程和网络互连过程进行控制，以保证网络
7
有序的运行，是移动通信网中的信令系统需要解 决的问题。
第4章WSN通信与组网技术01介绍演示教学
第4章WSN通信与组网技术01 介绍
4.1无线传感器网络协议结构
4.1.1传统网络协议OSI参考模型
如图4-1所示开放式系统互联网络参考模型( OSI )共有7个层次,从底向上依次 是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。除物 理层和应用层外，其余每层都和相邻上下两层进行通信。
4.1.2无线传感器网络协议的分层结构
从无线联网的角度来看，传感器网络节点的体系由分层的网络通信协议、 网络管理平台和应用支撑平台三个部分组成(如图4-2所示)。
1. 网络通信协议
类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系，它由物理层、数据链路 层、网络层、传输层和应用层组成(如图3-2所示);
失效恢复策略。 考虑现有的MAC解决方案，主要包含以下几种访问方式：
(1)基于TDMA的媒体访问 (2)基于混合TDMA/FDMA的媒体访问 (3)基于CSMA媒体访问
2．误差控制
一般而基于ARQ的误差控制主要采用重新传送恢复丢失的数据包/帧。 虽然其他无线网络的数据链路层利用了基于ARQ的误差控制方案，但由 于无线传感节点能量与处理资源的不足，无线传感网络应用中ARQ的有 效性受到了限制。另外，FEC方案具有固有的解码复杂性，需要无线传 感节点消耗大量处理资源。因此，具有低复杂度编码与解码方式的简单 误差控制码可能是无线传感网络中误差控制的最佳解决方案。
(1)拓扑控制。 一些传感器节点为了节约能量会在某些时刻进入休眠状态 ，这导致网络的拓扑结构不断变化，而需要通过拓扑控制技术管理各节 点状态的转换，使网络保持畅通，数据能够有效传输。拓扑控制利用链 路层、路由层完成拓扑生成，反过来又为它们提供基础信息支持，优化 MAC协议和路由协议，降低能耗。
4.1无线传感器网络协议结构
4.1.1传统网络协议OSI参考模型
如图4-1所示开放式系统互联网络参考模型( OSI )共有7个层次,从底向上依次 是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。除物 理层和应用层外，其余每层都和相邻上下两层进行通信。
4.1.2无线传感器网络协议的分层结构
从无线联网的角度来看，传感器网络节点的体系由分层的网络通信协议、 网络管理平台和应用支撑平台三个部分组成(如图4-2所示)。
1. 网络通信协议
类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系，它由物理层、数据链路 层、网络层、传输层和应用层组成(如图3-2所示);
失效恢复策略。 考虑现有的MAC解决方案，主要包含以下几种访问方式：
(1)基于TDMA的媒体访问 (2)基于混合TDMA/FDMA的媒体访问 (3)基于CSMA媒体访问
2．误差控制
一般而基于ARQ的误差控制主要采用重新传送恢复丢失的数据包/帧。 虽然其他无线网络的数据链路层利用了基于ARQ的误差控制方案，但由 于无线传感节点能量与处理资源的不足，无线传感网络应用中ARQ的有 效性受到了限制。另外，FEC方案具有固有的解码复杂性，需要无线传 感节点消耗大量处理资源。因此，具有低复杂度编码与解码方式的简单 误差控制码可能是无线传感网络中误差控制的最佳解决方案。
(1)拓扑控制。 一些传感器节点为了节约能量会在某些时刻进入休眠状态 ，这导致网络的拓扑结构不断变化，而需要通过拓扑控制技术管理各节 点状态的转换，使网络保持畅通，数据能够有效传输。拓扑控制利用链 路层、路由层完成拓扑生成，反过来又为它们提供基础信息支持，优化 MAC协议和路由协议，降低能耗。
WSN网络
定义1：
一个节点是参与节点，如果它是一个参考节点， 或者是一个至少有3个参与邻居的未知节点。 一个参与节点对是一对连通的参考节点-未知节 点或未知节点-未知节点，其中所有未知节点均 为参与节点。
定义2：
2.4 不基于测距的（rang-free）定位算法
不基于测距的算法不需要知道待定位节点到 参考节点的距离，或者不需要直接测量此距 离，成本和功耗较低。
在有噪声的环境下（位置或测距有误差），以上方程可能没有 解（N个圆不交于一点），可采用最小均方估计来获得最佳的 位置估计值：
线性化求解
将等式（2-1）的两边分别相加：
将等式（2-1）减去等式（2-3），得到N个线性方程：
以上方程组可以写为y=bX，其中b为 (x0,y0)T ，X为系数矩阵，y 为常数矢量，则b=(XTX)-1XTy。
2.2 距离（角度）融合
距离（角度）融合常用的方法是：
三边测量法（tri-lateration）：通过计算3个 圆的交点来定位节点。 三角测量法（triangulation）：使用三角函数 来计算节点位置。
最大似然估计法（Maximum Likelihood estimation）：通过最小化测量距离和估计距 离之间的差异来估计节点位置
估计两个节点间距离最常用的方法是：
基于时间的方法（ToA、TDoA）：根据信号到达时间或 两种信号的到达时间差估算距离。
到达角度AoA：估计信号的到达角度，用几何关系计算节 点位置。
RSSI（Received Signal Strength Indicator）
移动通信第6讲组网技术1PPT课件
第17页
2020/8/18
5.2.1 频分多址
总频段划分为若干占用较小带宽的频道，这些频道 在频域上互不重叠，每个频道就是一个通信信道,分 配给一个移动用户。
移动台占用的频道不是固定的，是由系统临时分配 的，通信结束后，移动台将退出它占用的频道。
系统设计中需要周密的频率规划，基站需要多部不 同载波频率发射机同时工作，设备多且容易产生信 道间的互调干扰。
第20页
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5.2.1 频分多址
多信道共用中的问题
究竟 n 个信道能为多少用户提供服务呢？ 共用信道之后必然会遇到所有信道被占用，而新的呼叫不能
接通的情况，但发生这种情况的概率有多大呢？
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5.2.1 频分多址
(1) 话务量与呼损率
话务量：在话音通信中，业务量大小的量度。分为流入话务 量和完成话务量。
—— 越区切换和位置管理
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5.1 概述
本章解决的问题
5. 如何在用户和移动网络之间，移动网络和固定网络之间交换 控制信息，从而对呼叫过程、移动性管理过程和网络互连过程 进行控制，以保证网络有序的运行，即在移动通信网中应采用 什么样的信令系统？
—— 信令
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第23页
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第10页
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5.2 多址技术
第11页
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5.2 多址技术
FDMA（Frequency Division Multiple Access）
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5.2 多址技术
TDMA（Time Division Multiple Access）
第4章WSN通信与组网技术---03教材
汇聚节点是数据发送的目标节点。大写字母表示节点，如节点A， 节点右侧括号内的数字表示节点的可用能量。图中的双向线表示节点之 间的通信链路，链路上的数字表示在该链路上发送数据消耗的能量。在 图中，从源节点到汇聚节点的可能路径有4条。
最小开销前行算法MCFA协议(Minimum Cost For warding Algorithm for Large Sensor Networks)充分利用了传感器网 络中的数据传输不对称的特点，即大多的数据流都是从传感器节 点向Sink节点的方向传输。
该算法根据能量和路径情况来灵活地测出节点的开销情况， 但是它存在着如下一些问题：首先它不得不考虑延迟、信道错误 和节点失败等问题，这就增大了算法的复杂度；其次，Sink节点 的数目不能太多，否则节点要存储大量到Sink节点的开销信息， 会增大存储负担；再次，开销域的建立时间取决于网络的大小， 如果网络太大的话，建立整个开销域的时间会让人无法忍受；最 后，网络负载不是很平衡，那些距离Sink节点较近的开销较小的 节点容易很快耗尽能量。
保证QoS的路由协议是指在路由建立时，考虑时延、丢包率 等QoS参数，从多条可行的路由中选择一条最适合QoS应用要求 的路由；或者根据业务类型，保证满足不同业务需求的QoS路由 协议。
4.8.2 平面路由协议
1. Flooding and Grossing协议
1） 洪泛路由协议
洪泛路由协议(Flooding Protocol)是一种最早的路由协议， 接收到消息的节点以广播的彤式转发报文给所有的邻居节点。
①网络由一个基站和一个由传感器节点构成的网络组成，并且传 感器节点都拥有相同的初始能量值；
②基站拥有持续的能量补充，可以方便的向节点传送指令和数据。
TEEN利用LEACH的策略形成簇群，在每次簇群重组的时候， 群头节点除了广播数据属性以外，还要广播硬门限和软门限。其工 作过程为：节点连续地感应周围的情况(此时发射机处于关闭或者休 眠状态)，当节点收集到的数据首次大于硬门限值时，节点就打开发 射机向群头节点报告信息。感应到的数据保存在节点内部的一个状 态变量(State Viable，SV)。当最新感应到的数据值大于硬门限并 且这个值和SV的差值大于或等于软门限时，节点才进行数据发送。
《WSN支撑技术》课件
能量管理
01
能量管理是无线传感器网络中实现节点能量有效利用的重要支 撑技术之一。
02
能量管理的主要目标是优化节点的能量消耗，延长网络的生命
周期，提高网络的稳定性和可靠性。
常见的能量管理技术包括功率控制、休眠调度、动态电压调节
03
等。
拓扑控制
拓扑控制是无线传感器网络中优化网络拓扑结构、降低能耗和提高网络性能的重要 支撑技术之一。
拓扑控制的主要目标是通过对节点进行合理的唤醒和休眠调度，以及优化节点间的 通信关系，降低网络的能耗和提高信息传输的效率。
常见的拓扑控制算法包括基于节点度的算法、基于分层结构的算法、基于社区发现 的算法等。
03 WSN硬件平台
传感器节点
传感器节点是无线传感器网络 的基本单元，负责采集环境信 息，如温度、湿度、压力等。
可靠性
WSN中的传感器节点具有冗余 性，通过多路径传输和数据融 合等技术提高感知数据的可靠 性和准确性。
低功耗
WSN中的传感器节点通常采用 低功耗设计，以延长网络寿命
和降低维护成本。
WSN应用领域
环境监测
用于监测空气质量、水质、土壤成分等环境 参数。
农业信息化
用于监测农作物生长环境、病虫害情况等， 提高农业生产效率。
《WSN支撑技术》 PPT课件
目录
CONTENTS
• WSN概述 • WSN关键技术 • WSN硬件平台 • WSN软件平台 • WSN应用案例
01 WSN概述
WSN定义
01 02
WSN定义
WSN（无线传感器网络）是一种由大量低功耗、微型、低成本的传感 器节点组成的无线通信网络，通过无线通信方式完成对环境和物体的感 知、监测和控制任务。
无线通信与WSN
目录1无线通信 (4)1.1无线通信技术原理 (4)1.1.1无线通信传输 (5)1.1.2无线通信网络 (5)1.2无线通信的起源 (6)1.3无线电波 (8)1.3.1概述 (8)1.3.2原理 (8)1.3.3波长 (8)1.3.4应用 (10)1.4无线通信系统 (11)1.4.1分类 (11)1.4.2按应用分类几个典型的无线通信系统 (12)1.4.3速率与覆盖范围的关系 (15)1.4.4宽带接入技术比较 (16)2 Zigbee (16)2.1概述 (16)2.2发展历程 (17)2.3Zigbee联盟 (18)2.4 Zigbee是IEEE 802.15.4的扩展 (19)2.5 ZigBee和简单无线通讯之间最大区别 (20)2.6ZigBee技术优点 (20)2.6.1低功耗 (20)2.6.2低成本 (20)2.6.3低速率 (20)2.6.4近距离 (21)2.6.5短时延 (21)2.6.6高容量 (21)2.6.7高安全 (21)2.6.8免执照频段 (21)3 WSN (22)3.1概述 (22)3.2历史以及发展现状 (23)3.2.1国外： (23)3.2.2国内 (23)3.3 WSN的体系结构 (23)3.4特征 (25)3.4.1与无线网络的区别 (25)3.4.2节点的限制 (25)3.4.3传感器网络的特点 (25)3.5应用 (26)3.5.1军事上的应用 (26)3.5.2环境观测和预报系统 (26)3.5.3医疗护理 (26)3.5.4智能家居 (27)3.5.5建筑物状态监控 (28)3.5.6完成空间探索 (28)3.6协议 (29)3.6.1MAC协议 (29)3.6.2MD协议 (29)3.6.3路由协议 (30)3.7关键技术 (31)3.8未来发展机遇展望 (31)无线通信与WSN1无线通信1.1无线通信技术原理无线通信的传输媒介是无线电波，其频率要求在300GHz以下（各种射频规范中常见的有三种定义3KHz~ 300GHz , 9KHz~ 300GHz , 10KHz~ 300GHz ）。
物联网技术WSN技术课件
智慧城市物联网系统
总结词
智慧交通、智能公共安全、智能环保
详细描述
利用WSN技术，实现智慧城市中的智慧交 通、智能公共安全和智能环保等应用。例如，
通过WSN技术监测交通流量和路况信息， 及时调整交通信号灯的配时方案；同时还可 以实现智能安防监控和预警系统以及智能环
保监测和管理等应用。
智慧城市物联网系统
要点一
总结词
大规模部署、低成本、节能环保
要点二
详细描述
智慧城市需要大规模部署WSN节点设备，同时要求设备成 本低、节能环保等特点，以实现智慧城市的可持续发展。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
05
WSN技术的发展趋势与挑战
WSN技术的发展趋势
低功耗
由于WSN节点通常由电池供 电，因此低功耗设计是WSN 技术发展的一个重要趋势。
智能化
WSN技术面临的挑战与解决方案
硬件限制
由于WSN节点通常具有有限的计算和 存储能力，因此需要采用一些优化技 术来克服硬件限制。
01
02
网络拓扑
WSN网络的拓扑结构需要根据应用场 景进行选择和优化，以实现更好的网 络性能。
03
通信协议
WSN通信协议需要适应不同的应用场 景和硬件平台，以满足不同的需求。
工作原理
传感器节点通过无线通信技术（如Zigbee、WiFi、蓝牙等）实现自组织形成网络，能够自动分配地址、协商通 信协议和任务分工等。网关节点和管理节点则负责汇聚和处理数据，管理节点还可以对网络进行管理和控制。
WSN的应用场景与优势
应用场景
WSN被广泛应用于环境监测，如气象、水文、环境保护等领域的监测和数据采 集；医疗健康领域，如远程医疗、生命体征监测等；智能家居领域，如智能照明、 智能安防等；工业控制领域，如生产过程监控、质量控制等。
第4章WSN通信与组网技术---01
实体之间的数据传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。
物理层的主要功能如下：
(1)为数据终端设备(Data Terminal Equipment，DTE)提供传送数据的通路； (2)传输数据； (3)物理层还负责其他一些管理工作，如信道状态评估、能量检测等。
4.2.2 通信信道分配
的不同分为有线信道和无线信道。
有线信道:使用有形的媒体作为传输介质的信道,包括双绞线、同轴电缆、光缆及
电话线等。
无线信道:以电磁波在空间传播的信道,包括无线电、微波、红外线和卫星通信信
道等。
4.2.4 WSN物理层的设计
1．传输介质 目前无线传感器网络采用的主要传输介质包括无线电、红外线和光波等。 表4.2列出了ISM应用中的可用频段。
ISM(Industrial Scientific Medical) Band，此频段( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构 使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，属于Free License，并没有所谓使用授权的限制。 ISM频段在各国的规定并不统一。如在美国有三个频段902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz und 5725-5850 MHz，而 在欧洲900MHz的频段则有部份用于GSM通信。 2.4GHz为各国共同的ISM频段。因此无线局域网，蓝牙，ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。
服务质量管埋在各协议层设计队列管理、优先级机制或者带宽预留等机制，并对特定应
用的数据给予特别处理。它是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输
与共享的质量约定。为了满足用户的要求，传感器网络必须能够为用户提供足够的资源，以
物理层的主要功能如下：
(1)为数据终端设备(Data Terminal Equipment，DTE)提供传送数据的通路； (2)传输数据； (3)物理层还负责其他一些管理工作，如信道状态评估、能量检测等。
4.2.2 通信信道分配
的不同分为有线信道和无线信道。
有线信道:使用有形的媒体作为传输介质的信道,包括双绞线、同轴电缆、光缆及
电话线等。
无线信道:以电磁波在空间传播的信道,包括无线电、微波、红外线和卫星通信信
道等。
4.2.4 WSN物理层的设计
1．传输介质 目前无线传感器网络采用的主要传输介质包括无线电、红外线和光波等。 表4.2列出了ISM应用中的可用频段。
ISM(Industrial Scientific Medical) Band，此频段( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构 使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，属于Free License，并没有所谓使用授权的限制。 ISM频段在各国的规定并不统一。如在美国有三个频段902-928 MHz, 2400-2483.5 MHz und 5725-5850 MHz，而 在欧洲900MHz的频段则有部份用于GSM通信。 2.4GHz为各国共同的ISM频段。因此无线局域网，蓝牙，ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。
服务质量管埋在各协议层设计队列管理、优先级机制或者带宽预留等机制，并对特定应
用的数据给予特别处理。它是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输
与共享的质量约定。为了满足用户的要求，传感器网络必须能够为用户提供足够的资源，以
第6章 宽带无线接入技术(杨威) (2)-81页PPT文档资料
空中接口
WT
WA
STA
网元管理单元
WM
AP
AC
Portal 服务器 WP 站点登录服务器
WU IP城域网
端网站
接入点 WB 接入控制器 WS
无线局域网网络参考模型
AAA 服务器
认证计费服务器
22
接口： WT—输入接口 WA—空中接口 WB—10/100Base-T接口 WU—100Mbit/s或1000Mbit/s以太网接口 WS—逻辑接口，可以不对应物理接口 WP—逻辑接口，可以不对应物理接口 WM—支持一定的协议的接口
支持分布式协调功能（DCF） 可选支持点协调功能（PCF） 帧结构中的MAC头，包含了相关信息。
26
6.4.4 IEEE 802.11b认证、漫游和计费 1.认证要求 基于IEEE 802.1x的认证 基于PPPoE（以太网点到点协议）的认证 基于Web的认证
27
站点登录服务器
Portal
用
服务器
WiMAX又称为802·16无线城域网，是又 一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的
宽 带无线连接方案。因在数据通信领域的高覆盖 范围(可以覆盖25～30英里的范围)，以及对 3G可能构成的威胁，使WiMAX在最近一段时
35
6.5.1 IEEE 802.16系列标准 IEEE 802.16 工作频段：10~66GHz，视距环境 IEEE 802.16a 工作频段：2~11GHz，非视距环境 IEEE 802.16c IEEE 802.16REVd IEEE 802.16-2019 IEEE 802.16e IEEE 802.16.2 10~66GHz IEEE 802.16.2a
33
HA Internet
WT
WA
STA
网元管理单元
WM
AP
AC
Portal 服务器 WP 站点登录服务器
WU IP城域网
端网站
接入点 WB 接入控制器 WS
无线局域网网络参考模型
AAA 服务器
认证计费服务器
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接口： WT—输入接口 WA—空中接口 WB—10/100Base-T接口 WU—100Mbit/s或1000Mbit/s以太网接口 WS—逻辑接口，可以不对应物理接口 WP—逻辑接口，可以不对应物理接口 WM—支持一定的协议的接口
支持分布式协调功能（DCF） 可选支持点协调功能（PCF） 帧结构中的MAC头，包含了相关信息。
26
6.4.4 IEEE 802.11b认证、漫游和计费 1.认证要求 基于IEEE 802.1x的认证 基于PPPoE（以太网点到点协议）的认证 基于Web的认证
27
站点登录服务器
Portal
用
服务器
WiMAX又称为802·16无线城域网，是又 一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的
宽 带无线连接方案。因在数据通信领域的高覆盖 范围(可以覆盖25～30英里的范围)，以及对 3G可能构成的威胁，使WiMAX在最近一段时
35
6.5.1 IEEE 802.16系列标准 IEEE 802.16 工作频段：10~66GHz，视距环境 IEEE 802.16a 工作频段：2~11GHz，非视距环境 IEEE 802.16c IEEE 802.16REVd IEEE 802.16-2019 IEEE 802.16e IEEE 802.16.2 10~66GHz IEEE 802.16.2a
33
HA Internet
第二章 WSN的覆盖和拓扑结构.
MESH与完全连接相比优势？
1.在添加节点时，路由的负担
2.覆盖范围
2.2 无线传感器网络的覆盖问题研究
2.2 无线传感器网络覆盖
覆盖问题是无线传感器网络配置首先面临的基本问题，
因为传感器结点可能任意分布在配置区域，它反映了
一个无线传感器网络某区域被监测和跟踪的状况。 这节主要介绍二个内容： 1.无线传感器网络覆盖理论基础---掌握基本知识 2.无线传感器网络覆盖的计算 ---自学，了解
能力。Mesh结构最大优点是所有结点地位对等，具有
相同的计算和通信功能，当某结点指定为簇首结点， 可执行额外功能。一旦簇首结点失效，另外一个结点 可立刻补充并接管原簇首那些额外执行的功能。
分级网络结构技术的Mesh网络结构
Mesh网络结构特点
从技术角度，基于Mesh网络结构的WSN具有以下 特点: 1）由无线结点构成网络； 2）结点按照Mesh拓扑结构部署，有更好的连接 性； 3）支持多跳路由； 4）功耗限制和移动性取决于结点类型及应用的 特点 5）存在多种网络接入方式
无线传感器网络覆盖理论基础
着重讨论与WSN覆盖相关的两个计算几何问 题:
一.艺术馆问题
二.圆覆盖问题
艺术馆问题
1.问题的提出 设想艺术馆的业主想在馆内放置视频监测摄 像头，以便能够监测艺术馆。
2.如何解决问题
首先就是到底需要多少个摄像头；其次，这
些摄像头应当放置在哪些地方才能保证馆内每个
点至少被一个摄像头监视到。
第2 章无线传感器网络源自构、覆盖与连接本章知识点无线传感器网络拓扑结构-----重点
无线传感器网络覆盖问题 第2章 -----相对重点
无线传感器网络连接可靠性问题-----自学
WSN通信与组网技术
通信与组网主要内容
一微型传感器基本知识
二物理层概述
三MAC协议
四路由协议
1. 传感器的定义和作用
传感器网络的终端探头通常代表了用户的功能
需求，终端传感器技术是支撑和最大化网络应
用性能的基石，为网络提供了丰富多彩的业务
传感器的定义和作用
2.
传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。
4. 常用传感器类型
3.
器处理。
9
1. 物理层的主要功能
负责在物理连接上传输二进制比特流，并提供
2. 物理层的主要技术（1）介质和频段选择
（2）调制技术
3. 无线传感器网物理层设计
1. 基本概念MAC协议设计应考虑的问题
2. MAC协议的分类
3. IEEE 802.11 MAC协议
4. S-MAC协议
（1）周期性侦听和睡眠机制
28（2）流量自适应侦听机制（3）冲突和串音避免机制
（4）消息传递机制S-MAC协议的突发分组传送
1. 路由
2.传感器网络路由协议特点和类型路由协议类型
3. 能量感知路由协议能量感知路由算法例
能量感知路由算法例能量感知路由协议小结4.基于查询的路由协议
定向扩散路由协议（1）兴趣扩散阶段（2）数据传播（梯度建立）阶段
（3）路径加强阶段
to converge to efficient distribution
out of range or dying
5. 地理位置路由协议地理位置路由协议
6. 可靠的路由协议可靠的路由协议
可靠的路由协议主要强调传输的可靠性和实时
7. 传感器网络路由协议小结传感器网络路由协议小结本章要求。
无线通信组网技术
物联网中的无线通信组网技术应用
智能交通系统
通过无线网络连接，交通信号灯、摄像头、传感器等设备可以实时传输交通信息和车辆位置信息，实现交通流量 的优化控制和交通信号的智能调度。
智能物流系统
利用无线网络连接，物流企业可以实现货物的实时跟踪和监控，同时还可以通过智能调度系统优化车辆路径和货 物配载，提高物流效率和降低运输成本。
无线通信技术的发展历程
早期无线电通信 20世纪初，无线电通信开始应用 于军事和民用领域，如无线电报 和广播。
移动通信 20世纪80年代，移动通信技术开 始发展，经历了模拟信号时代和 数字信号时代，现在进入4G和 5G时代。
微波通信 20世纪60年代，微波通信开始发 展，利用微波传输信息，具有大 容量和长距离传输的特点。
。
智慧城市
无线通信技术应用于城市管理 、公共安全、交通等领域，提
升城市智能化水平。
02 无线通信组网技术基础
无线通信网络架构
无线通信网络概述
无线通信网络是一种利用无线电波进行信息传输的通信系 统，包括移动通信网络、无线局域网（WLAN）、无线城 域网（WMAN）等。
网络架构
无线通信网络通常由终端设备、接入网和核心网组成，其 中接入网负责将终端设备接入网络，核心网则负责数据的 传输和管理。
无线传输技术的发展
随着无线通信技术的发展，无线传输技术也在不断演进，从模拟信号 传输到数字信号传输，传输速率和可靠性不断提高。
03 无线通信组网技术分类
无线个域网（WPAN）
总结词
WPAN是一种短距离无线通信网络 ，用于连接个人周围的设备，实现个 人电子设备之间的信息交换。
详细描述
WPAN通常用于连接手机、电脑、耳 机、打印机等设备，实现近距离无线 通信，如蓝牙、Zigbee、RFID等技术 都属于WPAN范畴。
移动通信课件-第6章组网技术基础
分别为LI和LS，则传播损耗之差为
LILS40 lgD DSI（32dB）
2021/3/18
6.2.3 同频道再用距离
设A基站和B基站的发射功率均为PT，则
移动台M接收机的输入信号功率和同频道 干扰功率分别为
33
S PT LS I PT LI
2021/3/18
6.2.3 同频道再用距离
2021/3/18
6.1 概 述
系统工程设计
对于一个移动通信系统应该如何进行工程设计、 要考虑哪些设计要素，都会直接影响到系统的性 能。因此系统工程的设计是讨论移动通信系统组
9
网技术中不可缺少的一部分。
2021/3/18
6.2 邻道干扰和同道干扰
干扰是指无线电台之间的相互干扰，包 括电台本身产生的干扰，如邻道干扰、 同道干扰等。在进行移动通信系统设计 时，必须研究干扰对信号传输的影响，
2021/3/18
6.2.1 邻道干扰
已知移动台辐射功率为10 W，即10 dBW， 传输损耗100 dBW，所以落入邻道的边 带功率为
20
P n 1 0 5 0 1 0 0 1 4 0 d B W 1 1 0 d B m
2021/3/18
6.2.1 邻道干扰
由以上分析可知，为了减小邻道干扰，除了提 高收发信机的频率稳定度和准确度之外，还要 求发射机的瞬时频偏不超过最大允许值（如5 kHz）。为了保证调制后的信号频21偏不超过该 值，必须对调制信号幅度加以限制。
20XX年复习资料
大学复习资料
专 业： 班 级： 科目老师： 日 期：
6.1 概 述
移动通信的基本特点是用户在网络覆盖 的范围内可以任意移动。
2
2021/3/18
LILS40 lgD DSI（32dB）
2021/3/18
6.2.3 同频道再用距离
设A基站和B基站的发射功率均为PT，则
移动台M接收机的输入信号功率和同频道 干扰功率分别为
33
S PT LS I PT LI
2021/3/18
6.2.3 同频道再用距离
2021/3/18
6.1 概 述
系统工程设计
对于一个移动通信系统应该如何进行工程设计、 要考虑哪些设计要素，都会直接影响到系统的性 能。因此系统工程的设计是讨论移动通信系统组
9
网技术中不可缺少的一部分。
2021/3/18
6.2 邻道干扰和同道干扰
干扰是指无线电台之间的相互干扰，包 括电台本身产生的干扰，如邻道干扰、 同道干扰等。在进行移动通信系统设计 时，必须研究干扰对信号传输的影响，
2021/3/18
6.2.1 邻道干扰
已知移动台辐射功率为10 W，即10 dBW， 传输损耗100 dBW，所以落入邻道的边 带功率为
20
P n 1 0 5 0 1 0 0 1 4 0 d B W 1 1 0 d B m
2021/3/18
6.2.1 邻道干扰
由以上分析可知，为了减小邻道干扰，除了提 高收发信机的频率稳定度和准确度之外，还要 求发射机的瞬时频偏不超过最大允许值（如5 kHz）。为了保证调制后的信号频21偏不超过该 值，必须对调制信号幅度加以限制。
20XX年复习资料
大学复习资料
专 业： 班 级： 科目老师： 日 期：
6.1 概 述
移动通信的基本特点是用户在网络覆盖 的范围内可以任意移动。
2
2021/3/18
通信工程设计与监理《WSN建立连接教案》
知识点 WSN建立连接一、教学目标：理解WSN的概念通过本实验学会优芽、会声会影、物联网虚拟仿真实验平台、VS 软件、的使用创立一个网关与协调器的连接二、教学重点、难点：WSN建立连接的流程三、教学过程设计：1知识点说明通过本实验学会学会优芽、会声会影、物联网虚拟仿真实验平台、VS软件、的使用，创立一个网关与协调器的连接。
1〕WSN建立连接的原理2〕WSN建立连接的流程3〕WSN建立连接的结果2知识点讲解1）WSN中的操作系统是一个轻量级的软件层，逻辑上位于轻感器硬件节点与应用程序之间，为应用程序开发人员提供了根本的编程环境。
用到Visual Studio2021及以上版本和KPC京胜软件。
2）WSN是Wireless Sensor Networ的简称，即无线传感器网络。
其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。
传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。
3）WSN建立连接的流程如下：1创立连接2系统调试3 修改数据4 通道建立连接5通道连接成功4）数据读取函数，只要有一条数据发送上来，函数就会去读取，数据发送函数〔发送给相关传感器的命令〕。
5）结果显示。
6）本知识点总结。
四、课后作业或思考题：1、WSN建立连接的流程如下：〔〕〔多项选择〕A、系统调试 B 、创立连接C、通道连接成功D、通道建立连接E、修改数据2、WSN的要素是〔〕〔多项选择〕A、传感器B、观察者C、感知对象3、结果显示主要包括〔〕〔多项选择〕A、传感器的数据B、通道是否建立成功C、传感器的类型4、WSN建立连接的操作过程中用到哪些软件〔〕〔多项选择〕A、Visual Studio软件B、KPC京胜软件C、会声会影软件D、优芽软件五、本节小结：了解WSN对文件进行编写完成WSN建立连接局部。
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传感器网络的节省能量需求而提出的传感器网络MAC协议。S-MAC 协议假设通常情况下传感器网络的数据传输量少，节点协作完成 共同的任务，网络内部能够进行数据的处理和融合以减少数据通 信量，网络能够容忍一定程度的通信延迟。它的主要设计目标是 提供良好的扩展性，减少节点能量的消耗。
（1）周期性侦听和睡眠
RTS/CTS访问机制
（3）退避算法
对于要发送帧的STA而言，当该STA通过物理或虚拟载波机制 发现媒质忙时，或STA被指出发送没有成功时，STA将调用退避算
法。退避算法过程如图5-8所示 。
图5-8退避算法过程
4
集中式协调功能(PCF)
阅读
（1）PCF基本访问
（2）无竞争期间的网络分配矢量操作
能的STA称为QSTA (QoS-capable STA)，为其他STA提供集中控制的
QSTA称为混合协调器(HC)，HC通常由AP担任，此AP也称为QAP。EDCF 只在CP阶段使用，HCF在CP和CFP阶段都可以使用，因而是一种混合协
调功能。
4.7.3基于竞争的MAC协议
1. S-MAC协议
S-MAC (sensor MAC)协议是在802.11 MAC协议基础上，针对
IEEE 802.11协议族标准采用CSMA/CA机制，该机制可以利 用握手的方式来解决隐藏终端的问题 。
802.11协议族规定了两种不同的MAC层访问机制，一种是分布式 协调功能(Distributed Coordination Function，DCF)，用来传输异 步数据，同时也是支持PCF机制的基础。另一种访问机制称为点协调功 能(Point Coordination Function，PCF)，是可选的，它只可用于基 本网络配置的拓扑结构。两种工作模式关系如图5-4所示。
4.7 MAC协议
4.7.1 MAC协议的分类
针对不同的传感器网络应用，研究人员从不同方面提出了多个MAC 协议，一般可以按照下列几种方式进行分类。 1．信道数---单信道、双信道的MAC协议; 2．信道分配方式---基于TDMA的时分复用固定式、基于CSMA的随机竞 争式和混合式3种 ; 3．节点的工作方式---侦听、唤醒和调度3种 ; 4．控制方式---分布式执行的协议和集中控制的协议 。
4.6应用层协议
传感器管理协议 任务分派和数据广播协议 传感器查询与数据分发协议
4.6.1 传感器管理协议
• 系 统 管 理 通 过 采 用 传 感 器 管 理 协 议 (SMP ， Sensor Management Protocol) 与无线传感网络进行交互。无线传感网络与其他很多网 络不同，节点没有全局 ID （局域 ID ？) ，而且一般缺少基础设施。
如果在这些条件之外，当STA处于无竞争期以外发起一系列
帧交换的时候，发现媒介处于忙状态，则STA随后将调用随机退 避算法。
图5-5
DCF基本访问模式
（2）RTS/CTS访问机制
在无线局域网中，经常会出现隐蔽终端的问题，如图5-6所 示。为了解决这种隐蔽终端问题，DCF可利用RTS和CTS两个控制
.1 Event-to-Sink传输
• 无线传感网络传输层的Event-to-Sink可靠度是必要的，包括了事件特 征到Sink节点的可靠通信，而不是针对区域内各节点生成的单个传感报 告/数据包进行基于数据包的可靠传递。图3-6说明了以收集事件到Sink 节点数据流的识别符为基础的Event-to-Sink可靠传输概念。（智能家 居例外）
更多的约束。
• 无线传感网络与其他常规网络模式不同，需要根据特定传感应用目标进 行布置，应用范围十分广泛。无线传感网络这些特定目标也影响了传输 层协议的设计需要。例如，根据不同应用布置的无线传感网络可能需要 不同的可靠度等级和常规控制方式。传输层协议的设计原理主要由无线 传感节点的约束和特定应用决定。
第6次课 WSN通信与组网技术(2) 学习目标(了解为主)
◆了解网络层协议 ◆了解Event-to-Sink传输 ◆了解Sink-to-Sensor传输 ◆了解传感器管理协议 ◆了解任务分派和数据广播协议 ◆了解MAC协议分类 ◆了解IEEE802.11协议 ◆了解基于竞争的MAC协议 ◆了解基于时分复用的MAC协议
4.6.2任务分派与数据广播协议
• 无线传感网络的另一个重要操作是“兴趣”分发。用户向无线传感节点、
节点的子集或整个网络发送其“兴趣”内容。此“兴趣”内容可与观察
对象的某种属性相关，或者与一个触发事件相关。另一种方式是对可用 数据进行广播。无线传感节点将可用数据广播给用户，而用户查询其感 兴趣的数据。应用层协议为用户软件提供了“兴趣”分发的有效接口的， 对较低层操作(例如路由)十分有用。
节点需要完成的工作量最小化。
4.5.2 Sink-to-Sensors传输
• 可操作二进制码和特定应用查询与命令的Sink-to-Sensors传输需
要更高的可靠度，这种要求包括了一定等级的重新传送和确认机制。
返回路径上的Sink-to-Sensors数据传输主要由Sink节点发起，因 此具有足够能量和通信资源的Sink节点可使用大功率天线广播数据。 这有助于减少多跳无线传感网络基础设施传送的数据量，从而节省 节点能量。
图5-10 协议的虚拟簇
（2）流量自适应侦听机制 （3）串音避免
（4） 消息传递
图5-11 S-MAC与IEEE 802.11 MAC协议的突发分组传送
2. T-MAC协议
（1） 基本工作原理
T-MAC协议在保持周期长度不变的基础上，根据通信流量动 态地调整活动时间，用突发方式发送信息，减少空闲侦听时间。 如图5-12(b)所示，T-MAC协议相对S-MAC协议减少了处于活动状 态的时间。
4.6.3传感器查询与数据分发协议
• 传感器查询和数据分发协议(SQDDP，Sensor Query and Data
Dissemination Protocol)为用户应用提供了问题查询、查询响应和搜
集答复的接口。这些查询一般不向特定节点发送，而是采用了基于属性 或位置的命名。 • 传感器查询和任务语言(SQTL，Sensor Query and Tasking Language) 提供了更多服务种类。
因此， SMP 需要采用基于属性的命名和基于位置的选址对节点进行
访问。
4.6.1传感器管理协议
SMP是提供软件操作的管理协议，这些软件操作是以下管理任务所必需的： ①将与数据聚集、基于属性的命名和聚类相关的规则引入无线传感节点； ②交换与位置搜寻相关的数据； ③无线传感节点的时钟同步； ④移动无线传感节点； ⑤打开和关闭无线传感节点； ⑥查询无线传感网络设置和节点状态，重新设置无线传感网络； ⑦认证、密码分配与数据通信安全。
4.7.2 IEEE 802.11协议(简述了解)
1. IEEE 802.11网络拓扑结构
（1） Ad Hoc网络形式
（2）基础结构网络形式
（3） 扩展服务集结构形式
2 IEEE 802. 11 协议MAC层的工作模式
载波监听多点接入CSMA(Carrier Sense Multiple Access)称为载波侦听 多点访问协议。 CSMA协议内容： (1)1-坚持CSMA； (2)非坚持CSMA； (3)P-坚持CSMA； (4)CSMA/CD(CSMA/Collision Detect)； (5)CSMA/CA(CSMA/Collision Avoidance)。
无线传感器网络协议的分层结构
4.5 传输层协议
一般而言，传输层的主要目标是：
•
•
①采用多路技术和分离技术作为应用层和网络层的桥梁；
②根据应用层的特定可靠度需求在源节点和汇节点间提供带有误差控制 机制的数据传递服务；
•
③通过流动和拥塞机制调节注入网络的信息量。
4.5 传输层协议
• 无线传感节点的能量、处理能力和硬件的限制对设计传输层协议带来了
（2）早睡问题
图5-4 IEEE 802.11两种工作模式
3 分布式协调功能(DCF) （1）基本访问
（阅读--跳P30）
基本访问被视为STA(站点)用于决定是否可以发送的核心机
制。通常，一个STA在满足下列条件之一时，就可以发送一个 MPDU(MAC Protocol Data Unit) ： ① 该STA在没有PC的情况下，按照DCF访问方式工作； ②该STA处在PCF访问的竞争期间； ③该STA确定当媒介的空闲时间大于或等于一个DIFS； ④当STA上次收到一个没有正确FCS帧后，STA确定媒介空闲时间 大于或等于一个DIFS。
3.5.1 Event-to-Sink传输
• 为了在Sink节点提供可靠事件探测，传输层还需要解决前向路径上可能 的拥塞。一旦事件被观察对象覆盖区域(即事件半径范围)内一定数量的 无线传感节点感知，这些节点将生成大量的数据，这很容易造成前向路 径上的拥塞。过度的网络能力对Sink节点的有效输出是有害的，需要在 传输层进行拥塞控制来确保在Sink节点处可靠的事件探测。尽管网络拥 塞时数据包丢失(由相关数据流造成)情况可以体现Event-to-Sink可靠 度，但在保证Sink节点所需精度等级的同时，合理的拥塞控制机制有助 于节省能量。
4.5.1 Event-to-Sink传输
• 与常规End-to-End可靠度传输层协议不同，事件到中心节点可靠传输 (ESRT，Event-to-Sink Reliable Transport)协议以Event-to-Sink可 靠度概念为基础，提供了不需要任何中介存储的可靠事件探测。ESRT是 一种新的数据解决方案，其目的是在无线传感网络中用最少的能量花费 完成可靠事件探测。其中包括拥塞控制部分，可实现可靠和节能的双重 目标。同时，ESRT不需要各个传感器的标识符，仅需要事件ID。十分重 要的一点是，ESRT算法主要在Sink节点上运行，使资源有限的无线传感
（1）周期性侦听和睡眠
RTS/CTS访问机制
（3）退避算法
对于要发送帧的STA而言，当该STA通过物理或虚拟载波机制 发现媒质忙时，或STA被指出发送没有成功时，STA将调用退避算
法。退避算法过程如图5-8所示 。
图5-8退避算法过程
4
集中式协调功能(PCF)
阅读
（1）PCF基本访问
（2）无竞争期间的网络分配矢量操作
能的STA称为QSTA (QoS-capable STA)，为其他STA提供集中控制的
QSTA称为混合协调器(HC)，HC通常由AP担任，此AP也称为QAP。EDCF 只在CP阶段使用，HCF在CP和CFP阶段都可以使用，因而是一种混合协
调功能。
4.7.3基于竞争的MAC协议
1. S-MAC协议
S-MAC (sensor MAC)协议是在802.11 MAC协议基础上，针对
IEEE 802.11协议族标准采用CSMA/CA机制，该机制可以利 用握手的方式来解决隐藏终端的问题 。
802.11协议族规定了两种不同的MAC层访问机制，一种是分布式 协调功能(Distributed Coordination Function，DCF)，用来传输异 步数据，同时也是支持PCF机制的基础。另一种访问机制称为点协调功 能(Point Coordination Function，PCF)，是可选的，它只可用于基 本网络配置的拓扑结构。两种工作模式关系如图5-4所示。
4.7 MAC协议
4.7.1 MAC协议的分类
针对不同的传感器网络应用，研究人员从不同方面提出了多个MAC 协议，一般可以按照下列几种方式进行分类。 1．信道数---单信道、双信道的MAC协议; 2．信道分配方式---基于TDMA的时分复用固定式、基于CSMA的随机竞 争式和混合式3种 ; 3．节点的工作方式---侦听、唤醒和调度3种 ; 4．控制方式---分布式执行的协议和集中控制的协议 。
4.6应用层协议
传感器管理协议 任务分派和数据广播协议 传感器查询与数据分发协议
4.6.1 传感器管理协议
• 系 统 管 理 通 过 采 用 传 感 器 管 理 协 议 (SMP ， Sensor Management Protocol) 与无线传感网络进行交互。无线传感网络与其他很多网 络不同，节点没有全局 ID （局域 ID ？) ，而且一般缺少基础设施。
如果在这些条件之外，当STA处于无竞争期以外发起一系列
帧交换的时候，发现媒介处于忙状态，则STA随后将调用随机退 避算法。
图5-5
DCF基本访问模式
（2）RTS/CTS访问机制
在无线局域网中，经常会出现隐蔽终端的问题，如图5-6所 示。为了解决这种隐蔽终端问题，DCF可利用RTS和CTS两个控制
.1 Event-to-Sink传输
• 无线传感网络传输层的Event-to-Sink可靠度是必要的，包括了事件特 征到Sink节点的可靠通信，而不是针对区域内各节点生成的单个传感报 告/数据包进行基于数据包的可靠传递。图3-6说明了以收集事件到Sink 节点数据流的识别符为基础的Event-to-Sink可靠传输概念。（智能家 居例外）
更多的约束。
• 无线传感网络与其他常规网络模式不同，需要根据特定传感应用目标进 行布置，应用范围十分广泛。无线传感网络这些特定目标也影响了传输 层协议的设计需要。例如，根据不同应用布置的无线传感网络可能需要 不同的可靠度等级和常规控制方式。传输层协议的设计原理主要由无线 传感节点的约束和特定应用决定。
第6次课 WSN通信与组网技术(2) 学习目标(了解为主)
◆了解网络层协议 ◆了解Event-to-Sink传输 ◆了解Sink-to-Sensor传输 ◆了解传感器管理协议 ◆了解任务分派和数据广播协议 ◆了解MAC协议分类 ◆了解IEEE802.11协议 ◆了解基于竞争的MAC协议 ◆了解基于时分复用的MAC协议
4.6.2任务分派与数据广播协议
• 无线传感网络的另一个重要操作是“兴趣”分发。用户向无线传感节点、
节点的子集或整个网络发送其“兴趣”内容。此“兴趣”内容可与观察
对象的某种属性相关，或者与一个触发事件相关。另一种方式是对可用 数据进行广播。无线传感节点将可用数据广播给用户，而用户查询其感 兴趣的数据。应用层协议为用户软件提供了“兴趣”分发的有效接口的， 对较低层操作(例如路由)十分有用。
节点需要完成的工作量最小化。
4.5.2 Sink-to-Sensors传输
• 可操作二进制码和特定应用查询与命令的Sink-to-Sensors传输需
要更高的可靠度，这种要求包括了一定等级的重新传送和确认机制。
返回路径上的Sink-to-Sensors数据传输主要由Sink节点发起，因 此具有足够能量和通信资源的Sink节点可使用大功率天线广播数据。 这有助于减少多跳无线传感网络基础设施传送的数据量，从而节省 节点能量。
图5-10 协议的虚拟簇
（2）流量自适应侦听机制 （3）串音避免
（4） 消息传递
图5-11 S-MAC与IEEE 802.11 MAC协议的突发分组传送
2. T-MAC协议
（1） 基本工作原理
T-MAC协议在保持周期长度不变的基础上，根据通信流量动 态地调整活动时间，用突发方式发送信息，减少空闲侦听时间。 如图5-12(b)所示，T-MAC协议相对S-MAC协议减少了处于活动状 态的时间。
4.6.3传感器查询与数据分发协议
• 传感器查询和数据分发协议(SQDDP，Sensor Query and Data
Dissemination Protocol)为用户应用提供了问题查询、查询响应和搜
集答复的接口。这些查询一般不向特定节点发送，而是采用了基于属性 或位置的命名。 • 传感器查询和任务语言(SQTL，Sensor Query and Tasking Language) 提供了更多服务种类。
因此， SMP 需要采用基于属性的命名和基于位置的选址对节点进行
访问。
4.6.1传感器管理协议
SMP是提供软件操作的管理协议，这些软件操作是以下管理任务所必需的： ①将与数据聚集、基于属性的命名和聚类相关的规则引入无线传感节点； ②交换与位置搜寻相关的数据； ③无线传感节点的时钟同步； ④移动无线传感节点； ⑤打开和关闭无线传感节点； ⑥查询无线传感网络设置和节点状态，重新设置无线传感网络； ⑦认证、密码分配与数据通信安全。
4.7.2 IEEE 802.11协议(简述了解)
1. IEEE 802.11网络拓扑结构
（1） Ad Hoc网络形式
（2）基础结构网络形式
（3） 扩展服务集结构形式
2 IEEE 802. 11 协议MAC层的工作模式
载波监听多点接入CSMA(Carrier Sense Multiple Access)称为载波侦听 多点访问协议。 CSMA协议内容： (1)1-坚持CSMA； (2)非坚持CSMA； (3)P-坚持CSMA； (4)CSMA/CD(CSMA/Collision Detect)； (5)CSMA/CA(CSMA/Collision Avoidance)。
无线传感器网络协议的分层结构
4.5 传输层协议
一般而言，传输层的主要目标是：
•
•
①采用多路技术和分离技术作为应用层和网络层的桥梁；
②根据应用层的特定可靠度需求在源节点和汇节点间提供带有误差控制 机制的数据传递服务；
•
③通过流动和拥塞机制调节注入网络的信息量。
4.5 传输层协议
• 无线传感节点的能量、处理能力和硬件的限制对设计传输层协议带来了
（2）早睡问题
图5-4 IEEE 802.11两种工作模式
3 分布式协调功能(DCF) （1）基本访问
（阅读--跳P30）
基本访问被视为STA(站点)用于决定是否可以发送的核心机
制。通常，一个STA在满足下列条件之一时，就可以发送一个 MPDU(MAC Protocol Data Unit) ： ① 该STA在没有PC的情况下，按照DCF访问方式工作； ②该STA处在PCF访问的竞争期间； ③该STA确定当媒介的空闲时间大于或等于一个DIFS； ④当STA上次收到一个没有正确FCS帧后，STA确定媒介空闲时间 大于或等于一个DIFS。
3.5.1 Event-to-Sink传输
• 为了在Sink节点提供可靠事件探测，传输层还需要解决前向路径上可能 的拥塞。一旦事件被观察对象覆盖区域(即事件半径范围)内一定数量的 无线传感节点感知，这些节点将生成大量的数据，这很容易造成前向路 径上的拥塞。过度的网络能力对Sink节点的有效输出是有害的，需要在 传输层进行拥塞控制来确保在Sink节点处可靠的事件探测。尽管网络拥 塞时数据包丢失(由相关数据流造成)情况可以体现Event-to-Sink可靠 度，但在保证Sink节点所需精度等级的同时，合理的拥塞控制机制有助 于节省能量。
4.5.1 Event-to-Sink传输
• 与常规End-to-End可靠度传输层协议不同，事件到中心节点可靠传输 (ESRT，Event-to-Sink Reliable Transport)协议以Event-to-Sink可 靠度概念为基础，提供了不需要任何中介存储的可靠事件探测。ESRT是 一种新的数据解决方案，其目的是在无线传感网络中用最少的能量花费 完成可靠事件探测。其中包括拥塞控制部分，可实现可靠和节能的双重 目标。同时，ESRT不需要各个传感器的标识符，仅需要事件ID。十分重 要的一点是，ESRT算法主要在Sink节点上运行，使资源有限的无线传感