成都电子科技大学无线传感器网络教案系列之一—无线传感器网络的现状与发展
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Conferencing ¾数字安全Sybersecurity ¾下一代网络及能效Next-Generation Networks and Energy
Efficiency ¾远距离协作工具Remote Collaboration Tools ¾智能传送网 Intelligent Transport Systems (ITS) ¾ Accessibility ¾……
5
Prof. Shuisheng Lin, 2010
University of Electronic Science and Technology of China
IT行业的四大定律
Wireless Sensor Networks
① Moore定律：微处理器内晶体管集成度每18个月翻一番； ② Bell定律：如果保持计算能力不变，微处理器的价格每18个
将对21世纪产生巨大影响力的技术之一
z 2001年1月的《MIT技术评论》将WSN列于十种改变未来世 界新兴技术之首。
z 2003年2 月份美国的《技术评论》杂志评选出对人类未来 生活产生深远影响的十大新兴技术，无线传感网络即被列 为其中之一。
z 美国《商业周刊》在2003年8 月的技术评论中，已经将无 线传感网络定位成21世纪高技术领域的四大支柱型产业之 一，其潜在的市场需求十分巨大。
13
Prof. Shuisheng Lin, 2010
University of Electronic Science and Technology of China
教学参考教材
Wireless Sensor Networks
2.无线传感器网络技术与应用
3.无线传感器网络，
陈林星编著，电子工业出版
孙利民等编，清华大学
二十世纪80年代至90年代之间。
z 美国海军研制的协同交战能力系统（Cooperative Engagement
Capability-CEC）
z 用于反潜的确定性分布系统（Fixed Distributed System-FDS）
和高级配置系统（Advanced Deployment System-ADS）
Wireless Sensor Networks
(2006-2020年)《国家中长期科学和技术发展规划纲要》
10
Prof. Shuisheng Lin, 2010
5
University of Electronic Science and Technology of China
Wireless Sensor Networks
Wireless Sensor Networks
第一章、现状与发展
18
9
University of Electronic Science and Technology of China
内容提要
Wireless Sensor Networks
一． WSN研究历史 二． 移动无线网络：WSN与Ad hoc网络 三． WSN体系结构 四． WSN的应用 五． WSN研究 六． WSN研究中的若干问题 七． 本实验室的相关研究工作
无线传感器网络定义：大规模、无线、自组织、多 跳、无分区、无基础设施支持；节点同构、体积小、 成本低、基本不移动；大量密集撒播；长时间工作
无线传感器网络包含了哪些部分？举例说明。
4
Prof. Shuisheng Lin, 2010
2
University of Electronic Science and Technology of China
University of Electronic Science and Technology of China
课程方法
讲授
Wireless Sensor Networks
32学时
无线传感器
网络
实验
讨论
8学时
课程学时：40学时 课程学分：2学分
课程考核方式：考查
课程考核构成
•平时及讨论
20%
•实验
30%
¾中国的电信主管部门工业及信息化部代表团和中国的ITU-T部门成员中国 电信、中国网通、中国移动、上海贝尔、华为技术、中兴通讯六个代表团 等一行共62人参加了会议
11
Prof. Shuisheng Lin, 2010
University of Electronic Science and Technology of China
6
Prof. Shuisheng Lin, 2010
3
University of Electronic Science and Technology of China
计算设备的演化历史
Wireless Sensor Networks
从计算机学科的角度分析，WSN在一 定程度上代表了未来计算机发展的方 向
5.无线传感器网络简明教程
张少军编著，
崔逊学 等编著，
15
中国电力出版社，2010年1月 Prof. Shuisheng
Lin,
清华大学出版社，2009年7月
2010
University of Electronic Science and Technology of China
课堂教学：内容
Wireless Sensor Networks
z 远程战场传感器网络系统（Remote Battlefield Sensor
System-REMBASS）和战术远程传感器系统（Tactical
Remote Sensor System）等无人看管地面传感器网络系统
20
Prof. Shuisheng Lin, 2010
Wireless Sensor Networks
WSN是一门交叉学科，涉及计算机、微电子、网络、 通信、信号处理、传感器等诸多领域
随着现代微电子技术、微机电系统（MEMS)、片上 系统soc、纳米材料、无线通信技术、信号处理技术、 计算机网络技术等的进步以及互联网的迅猛发展
传统传感器信息获取技术从独立的单一化模式向集 成化、微型化，智能化、网络化方向发展，成为信 息获取最重要和最基本的技术之一。
14 社，2009年3月
Prof. Shuisheng Lin, 2010 出版社，2005年5月
7
University of Electronic Science and Technology of China
教学参考教材
Wireless Sensor Networks
4.无线传感器网络技术及应用
物联网（The Internet of things）
的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激 光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起 来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管 理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。
物联网的概念起源于传感网 传感网的概念是在1999年提出的（“传感网是下一个世纪人类面临的又
19
Prof. Shuisheng Lin, 2010
Fra Baidu bibliotek
University of Electronic Science and Technology of China
发展历程（一）
Wireless Sensor Networks
二十世纪70年代。冷战时期的声音监测系统（Sound Surveillance System-SOSUS）、空中预警与控制系统（Air borne Warning and Control System-AWACS）
一个发展机遇”）。
第一，传感网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩 展的网络，是自组织网络
第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通 讯
传感网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
9
Prof. Shuisheng Lin, 2010
University of Electronic Science and Technology of China
基于简单的泛洪协议的多跳路由网
络的实验
基础ZigBee实验
组包发送实验
应答 ACK帧实验
温度传感数据采集的点到点综合通
17
信
Prof. Shuisheng Lin, 2010
Wireless Sensor Networks
University of Electronic Science and Technology of China
ITU-T SG15（2009～2012）
首次会议概况
¾ITU-T SG15（传送网及接入网基础设施）于2008年12月1-12日在瑞士日 内瓦召开了（2009-2012年）研究期第一次会议。来自31个国家的25个政府 电信主管部门代表团、98个部门成员（16个认可的电信运营公司以及82个 科学或工业组织）的代表及专家以及其它国际组织代表、应邀参会人员等 共354人参加了本次会议
z 传感器网络、塑料电子学、仿生人体器官是全球未来三大 高科技产业
z 2009年，在无锡成立物联网研究院，标志着产业化方向发 展
8
Prof. Shuisheng Lin, 2010
4
University of Electronic Science and Technology of China
Wireless Sensor Networks
第一部分:网络支持技术 现状与发展、路由协议、MAC协议、物理层设计、 通信标准
第二部分:服务支持技术 时间同步技术、节点定位技术、 容错设计技术、安全设计技术、 服务质量保证
第三部分:应用支持技术 网络管理、操作系统、开发环境
16
Prof. Shuisheng Lin, 2010
8
University of Electronic Science and Technology of China
教学实验
实验环境介绍
处理器基础实验
程序下载实验
串口通信实验
微操作系统实验
基础通信实验
线信道监听实验
无线报警实验
射频休眠实验
自组织网络实验
指定路由多跳网络的实验
Wireless Sensor Networks
ITU-T 近几年关注的热门话题
¾节能Power savings ¾数字生活Digital life ¾泛在传感器网络Ubiquitous Sensor Networks (USN) ¾高性能视频会议Telepresence: High-Performance Video
月减少一半； ③ Gilder定律：未来25年（1996年预言）里，主干网的带宽
将每6个月增加一倍； ④ Metcalfe定律：网络价值同网络用户数的平方成正比。
Bell定律指出：每10年会有一类新的计算设备诞生，从巨型 机、小型机、工作站、PC到PDA的演变，新一代计算设备 将在不远的将来诞生.
1980年。美国国防部国防高级研究计划局(DARPA)的分布式传感器网络项 目（Distributed Sensor Networks-DSN）
1994年 。加州大学洛杉矶分校的William J. Kaiser 向DARPA提交建议书 “Low Power Wireless Integrated Microsensors” ，里程碑。
12
Prof. Shuisheng Lin, 2010
6
University of Electronic Science and Technology of China
教学参考教材
Wireless Sensor Networks
1.无线传感器网络技术， 李晓维主编， 北京理工大学出版社， 2007年8月
•文献综述/技术报告 50%
3
Prof. Shuisheng Lin, 2010
University of Electronic Science and Technology of China
Wireless Sensor Networks
无线传感器网络的意义和前景
现代信息科学的六大组成部分
信息的生成、获取、存储、传输、处理及其应用 是现代信息科学的六大组成部分
巨型机
小型机
工作站
PC PDA WSN 节点等
生物芯片
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Prof. Shuisheng Lin, 2010
University of Electronic Science and Technology of China
Wireless Sensor Networks
WSN具有巨大的应用前景，被认为是
Efficiency ¾远距离协作工具Remote Collaboration Tools ¾智能传送网 Intelligent Transport Systems (ITS) ¾ Accessibility ¾……
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University of Electronic Science and Technology of China
IT行业的四大定律
Wireless Sensor Networks
① Moore定律：微处理器内晶体管集成度每18个月翻一番； ② Bell定律：如果保持计算能力不变，微处理器的价格每18个
将对21世纪产生巨大影响力的技术之一
z 2001年1月的《MIT技术评论》将WSN列于十种改变未来世 界新兴技术之首。
z 2003年2 月份美国的《技术评论》杂志评选出对人类未来 生活产生深远影响的十大新兴技术，无线传感网络即被列 为其中之一。
z 美国《商业周刊》在2003年8 月的技术评论中，已经将无 线传感网络定位成21世纪高技术领域的四大支柱型产业之 一，其潜在的市场需求十分巨大。
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教学参考教材
Wireless Sensor Networks
2.无线传感器网络技术与应用
3.无线传感器网络，
陈林星编著，电子工业出版
孙利民等编，清华大学
二十世纪80年代至90年代之间。
z 美国海军研制的协同交战能力系统（Cooperative Engagement
Capability-CEC）
z 用于反潜的确定性分布系统（Fixed Distributed System-FDS）
和高级配置系统（Advanced Deployment System-ADS）
Wireless Sensor Networks
(2006-2020年)《国家中长期科学和技术发展规划纲要》
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Wireless Sensor Networks
Wireless Sensor Networks
第一章、现状与发展
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内容提要
Wireless Sensor Networks
一． WSN研究历史 二． 移动无线网络：WSN与Ad hoc网络 三． WSN体系结构 四． WSN的应用 五． WSN研究 六． WSN研究中的若干问题 七． 本实验室的相关研究工作
无线传感器网络定义：大规模、无线、自组织、多 跳、无分区、无基础设施支持；节点同构、体积小、 成本低、基本不移动；大量密集撒播；长时间工作
无线传感器网络包含了哪些部分？举例说明。
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University of Electronic Science and Technology of China
课程方法
讲授
Wireless Sensor Networks
32学时
无线传感器
网络
实验
讨论
8学时
课程学时：40学时 课程学分：2学分
课程考核方式：考查
课程考核构成
•平时及讨论
20%
•实验
30%
¾中国的电信主管部门工业及信息化部代表团和中国的ITU-T部门成员中国 电信、中国网通、中国移动、上海贝尔、华为技术、中兴通讯六个代表团 等一行共62人参加了会议
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University of Electronic Science and Technology of China
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3
University of Electronic Science and Technology of China
计算设备的演化历史
Wireless Sensor Networks
从计算机学科的角度分析，WSN在一 定程度上代表了未来计算机发展的方 向
5.无线传感器网络简明教程
张少军编著，
崔逊学 等编著，
15
中国电力出版社，2010年1月 Prof. Shuisheng
Lin,
清华大学出版社，2009年7月
2010
University of Electronic Science and Technology of China
课堂教学：内容
Wireless Sensor Networks
z 远程战场传感器网络系统（Remote Battlefield Sensor
System-REMBASS）和战术远程传感器系统（Tactical
Remote Sensor System）等无人看管地面传感器网络系统
20
Prof. Shuisheng Lin, 2010
Wireless Sensor Networks
WSN是一门交叉学科，涉及计算机、微电子、网络、 通信、信号处理、传感器等诸多领域
随着现代微电子技术、微机电系统（MEMS)、片上 系统soc、纳米材料、无线通信技术、信号处理技术、 计算机网络技术等的进步以及互联网的迅猛发展
传统传感器信息获取技术从独立的单一化模式向集 成化、微型化，智能化、网络化方向发展，成为信 息获取最重要和最基本的技术之一。
14 社，2009年3月
Prof. Shuisheng Lin, 2010 出版社，2005年5月
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University of Electronic Science and Technology of China
教学参考教材
Wireless Sensor Networks
4.无线传感器网络技术及应用
物联网（The Internet of things）
的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激 光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起 来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管 理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。
物联网的概念起源于传感网 传感网的概念是在1999年提出的（“传感网是下一个世纪人类面临的又
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Fra Baidu bibliotek
University of Electronic Science and Technology of China
发展历程（一）
Wireless Sensor Networks
二十世纪70年代。冷战时期的声音监测系统（Sound Surveillance System-SOSUS）、空中预警与控制系统（Air borne Warning and Control System-AWACS）
一个发展机遇”）。
第一，传感网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩 展的网络，是自组织网络
第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通 讯
传感网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
9
Prof. Shuisheng Lin, 2010
University of Electronic Science and Technology of China
基于简单的泛洪协议的多跳路由网
络的实验
基础ZigBee实验
组包发送实验
应答 ACK帧实验
温度传感数据采集的点到点综合通
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信
Prof. Shuisheng Lin, 2010
Wireless Sensor Networks
University of Electronic Science and Technology of China
ITU-T SG15（2009～2012）
首次会议概况
¾ITU-T SG15（传送网及接入网基础设施）于2008年12月1-12日在瑞士日 内瓦召开了（2009-2012年）研究期第一次会议。来自31个国家的25个政府 电信主管部门代表团、98个部门成员（16个认可的电信运营公司以及82个 科学或工业组织）的代表及专家以及其它国际组织代表、应邀参会人员等 共354人参加了本次会议
z 传感器网络、塑料电子学、仿生人体器官是全球未来三大 高科技产业
z 2009年，在无锡成立物联网研究院，标志着产业化方向发 展
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Wireless Sensor Networks
第一部分:网络支持技术 现状与发展、路由协议、MAC协议、物理层设计、 通信标准
第二部分:服务支持技术 时间同步技术、节点定位技术、 容错设计技术、安全设计技术、 服务质量保证
第三部分:应用支持技术 网络管理、操作系统、开发环境
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教学实验
实验环境介绍
处理器基础实验
程序下载实验
串口通信实验
微操作系统实验
基础通信实验
线信道监听实验
无线报警实验
射频休眠实验
自组织网络实验
指定路由多跳网络的实验
Wireless Sensor Networks
ITU-T 近几年关注的热门话题
¾节能Power savings ¾数字生活Digital life ¾泛在传感器网络Ubiquitous Sensor Networks (USN) ¾高性能视频会议Telepresence: High-Performance Video
月减少一半； ③ Gilder定律：未来25年（1996年预言）里，主干网的带宽
将每6个月增加一倍； ④ Metcalfe定律：网络价值同网络用户数的平方成正比。
Bell定律指出：每10年会有一类新的计算设备诞生，从巨型 机、小型机、工作站、PC到PDA的演变，新一代计算设备 将在不远的将来诞生.
1980年。美国国防部国防高级研究计划局(DARPA)的分布式传感器网络项 目（Distributed Sensor Networks-DSN）
1994年 。加州大学洛杉矶分校的William J. Kaiser 向DARPA提交建议书 “Low Power Wireless Integrated Microsensors” ，里程碑。
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University of Electronic Science and Technology of China
教学参考教材
Wireless Sensor Networks
1.无线传感器网络技术， 李晓维主编， 北京理工大学出版社， 2007年8月
•文献综述/技术报告 50%
3
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University of Electronic Science and Technology of China
Wireless Sensor Networks
无线传感器网络的意义和前景
现代信息科学的六大组成部分
信息的生成、获取、存储、传输、处理及其应用 是现代信息科学的六大组成部分
巨型机
小型机
工作站
PC PDA WSN 节点等
生物芯片
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WSN具有巨大的应用前景，被认为是