无线传感器网络知识点归纳教案资料
无线传感器网络课程重点1
1、掌握无线传感器网络的概念及其发展历史定义：大量静止或移动的传感器以自组织和多跳方式构成无线网络，以完成对特定区域内的对象信息的采集并报告给用户；发展历史：通过有线/无线连接；感知能力+计算能力+通信能力；911事件后催生一系列国家战略。
1、了解无线传感器的主要应用形式及其系统架构主要应用形式：狼群传感器系统；枪声定位反恐系统；车辆探测；农业生产；系统架构：2、掌握无线传感器网络的典型网络结构物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层3、掌握无线传感器网络的节点结构4、了解传感器的定义及评价标准和分类方法定义：将特定的被测信息以一定规律转换为某种可用信号的器件或装置；分类方法：被测量与输出电量的转换原理；测量原理；测量性质5、掌握智能传感器的接口技术智能传感器：内置处理器且能处理和存储信息的传感器系统，具有数字通信接口。
6、熟练掌握无线传感器网络节点的特性和选型原则特性：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨率、迟滞；*精度：在规定条件下，允许最大绝对误差相对传感器满量程输出的百分数；*分辨率：检测输入量的最小变化量；选型：测量对象及环境、灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精度。
7、熟练掌握无线传感器网络中的MAC协议及其主要作用MAC协议：通过一组规范和过程来有效、有序和公平的共享介质；主要作用：为了解决在信道中可以有序的传输多组数据，并且分组之间尽可能少的产生碰撞，尽可能提高网络吞吐率。
8、掌握分布式控制和集中式控制的区别分布式：所有的传感器均可以进行自我控制，资源的分配和使用均由传感器节点完成；集中式：所有的传感器节点均由中央节点进行控制，实现对资源的整体调度和使用。
9、熟练掌握CSMA协议的思想在发射信号之前，发射机先侦听介质中是否有同信道载波，若不存在，将直接进入数据传输状态；否则，则在随机退避一段时间后，重新侦听信道，直到可以将信号传输出去。
随机退避时间=Random()*aSlottime:Random()在竞争窗口随机分布的整数；aSlottime是一个时间槽时间10、掌握无线传感器网络的MAC协议涉及所面临的问题节约能耗、可扩展性、网络效率。
无线传感器网络复习资料
无线传感器网络复习资料第一章概述1、什么是无线传感器网络?无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
2、传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么?（1）传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统（2）传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。
另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。
3、传感器网络的体系结构包括哪些部分？各部分的功能分别是什么？（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。
（2）网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。
包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。
这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。
（3）应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。
包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。
第二章微型传感器的基本知识1、传感器由哪些部分组成？各部分的功能是什么？传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。
敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。
转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。
基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。
另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。
2、集成传感器的特点是什么?体积小、重量轻、功能强、性能好。
无线传感器知识点总结
无线传感器网络知识点总结第一章 无线传感器网络的分类传感器网络的三种功能：数据采集（感官），处理（大脑），传输（神经）。
传感器网络的基本要素：传感器，感知对象，用户。
传感器节点由电源,存储器, 感知部件, 嵌入式处理器,通信部件, 和软件组成。
1.及现有无线传感器网络的区分：传统无线网络设计的目标是供应高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源，而传感器网络设计的目标是能源的高效运用。
2.传感器节点的限制：电源能量有限：节点的体积小，人员不可达通信实力有限：E=K*D n N 通常取值为3，尽量选择多跳。
计算和存储实力有限：价格低，功耗小。
传感器网络是集成了监控，限制以及无线通信的网络系统。
节点多，简单受到环境的影响，网络拓扑结构简单变化。
传感器节点消耗能量的模块主要包括传感器模块，处理器模块和无线通信模块。
绝大部分的能量消耗在无线通信模块。
3.传感器组网的特点：a)自组织性：节点同等，没有中心，通过分布式算法来相互协调。
优点是不会因为单个节点的脱离而受到损害。
能够进行配置和管理，通过拓扑机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。
自组织要适应网络拓扑的结构的动态变化。
b)以数据为中心：以数据本身作为查询或传输线索的思想，更接近于自然语言沟通的习惯，因此说是一个以数据位中心的网络。
c)应用相关性d)动态性：传感器网络的拓扑结构因如下缘由改变：环境因素或电源耗尽环境变化造成链路带宽变化，甚至时断时续。
传感器网络的传感器，感知对象和视察者这三要素都可能具有移动性新节点的加入e)网络规模大：大规模范围，小范围的传感器密集f)牢靠性：保密性和平安性4.无线传感器网络的关键性能指标：a)网络的工作寿命b)网络覆盖范围c)网络搭建成本和难易程度d)网络响应时间5.无线传感器网络发展的三个阶段a)第一阶段：传统的无线传感器例子：热带树（由振动和声响组成）节点只产生探测数据流，没有计算实力，并且相互之间不能通信，传统的无线传感器网络只能获得单一信号，节点只能进行单一的点对点通信，网络一般采纳分级处理结构。
无线传感器网络知识点
无线传感器网络知识点一、引言在当今科技飞速发展的时代，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）正逐渐成为一个热门的研究领域，并在众多领域得到了广泛的应用。
从环境监测到工业控制，从医疗保健到智能家居，无线传感器网络的身影无处不在。
那么，什么是无线传感器网络？它由哪些部分组成？又有哪些关键技术和应用场景呢？接下来，让我们一起深入了解无线传感器网络的相关知识点。
二、无线传感器网络的定义和组成（一）定义无线传感器网络是由大量的、廉价的、具有感知能力、计算能力和通信能力的传感器节点通过自组织的方式构成的无线网络。
这些传感器节点能够实时监测、感知和采集网络覆盖区域内的各种环境或监测对象的信息，并将这些信息通过无线通信的方式传输给用户。
（二）组成1、传感器节点传感器节点是无线传感器网络的基本组成单元，它通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成。
传感器模块负责感知监测对象的信息，处理器模块负责对感知到的数据进行处理和分析，无线通信模块负责与其他节点进行通信，电源模块则为节点提供能量。
2、汇聚节点汇聚节点也称为网关或基站，它的主要功能是接收传感器节点发送的数据，并将这些数据转发给用户或其他网络。
汇聚节点通常具有较强的处理能力和通信能力，能够与外部网络进行连接。
3、网络协议网络协议是无线传感器网络中节点之间进行通信和数据传输的规则和标准，它包括物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议和应用层协议等。
三、无线传感器网络的关键技术（一）传感器技术传感器是无线传感器网络的核心部件，它能够将被监测对象的物理量、化学量等转化为电信号。
目前，常用的传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、声音传感器等。
随着微机电系统（MEMS）技术的发展，传感器的体积越来越小、功耗越来越低、成本越来越低，为无线传感器网络的广泛应用提供了可能。
（二）低功耗技术由于传感器节点通常采用电池供电，而且电池的能量有限，因此低功耗技术是无线传感器网络中的关键技术之一。
大学无线传感器网络教案
大学无线传感器网络教案一、教学目标通过本课程，学生将了解到无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）的原理、网络结构、应用场景以及其在物联网中的重要性，同时掌握WSN的网络拓扑结构设计方法和WSN中的包括传输协议、路由协议、网络安全等相关技术。
二、教学内容1. 无线传感器网络概述1.1 什么是无线传感器网络1.2 无线传感器网络的优缺点1.3 无线传感器网络的应用场景2. 无线传感器网络结构2.1 网络拓扑结构设计2.2 网络节点分类2.3 无线传感器节点的构成2.4 无线传感器网络的通信协议3. 无线传感器网络技术3.1 传输协议3.2 路由协议3.3 网络安全三、教学方法本课程采用讲授结合实验的教学方法，通过讲解概念与原理，引导学生进行实验操作，提高学生的自主探究能力。
四、教学过程1. 无线传感器网络概述1.1 无线传感器网络的定义无线传感器网络是一种由分布在空间中的大量微小的传感器节点组成的无线网络，通过传感器节点进行数据采集、处理、传输和网络通信等功能，实现对监测环境的实时感知、辅助决策等目的。
1.2 无线传感器网络的优缺点优点：1）节点数量可灵活扩展；2）维护成本低廉；3）无线通信便利；4）实时感知能力强；5）他适老面多种应用场景。
缺点：1）网络安全容易受到攻击；2）传输距离有限制；3）数据通信存储的能力有限。
1.3 无线传感器网络的应用场景无线传感器网络可用于环境监测、智能交通、智能家居、工业监测等多个领域，随着物联网的发展和普及，其应用场景将不断拓展。
2. 无线传感器网络结构2.1 网络拓扑结构设计无线传感器网络节点之间的拓扑结构分为两种：平面型结构和三维结构。
平面型结构具有灵活性，安装与维护较为方便；三维结构则能够应对更高水平的感知任务。
但这两种结构都需要合理设计。
2.2 网络节点分类无线传感器网络中的节点可以按照不同维度进行分类：硬件节点、软件节点、通信节点等。
无线传感器网络的基本知识点
I无线传感器网络概述一、无线传感器网络的概念无线传感器网络的3个基本要素为传感器、感知对象和观察者。
无线网络是传感器之间、传感器与观察者之间的通信方式，用于在传感器与观察者之间建立通信路径；协作地感知、采集、处理、发布感知信息是无线传感器网络的基本功能。
一组功能有限的传感器协作地完成大的感知任务是无线传感器网络的重要特点。
传感器主要由感知单元、传输单元、存储单元和电源组成，完成感知对象的信息采集、存储和简单的计算后，传输给观察者以提供环境的决策依据。
观察者是无线传感器网络的用户，是感知信息的接收和应用者。
观察者可以是人，也可以是计算机或其它设备。
感知对象是观察者感兴趣的监测目标，也是无线传感器网络的感知对象。
一个无线传感器网络可以感知网络分布区域内的多个对象，一个对象也可以被多个无线传感器网络所感知。
二、无线传感器网络的特点（1）硬件资源有限（2）电源容量有限（3）无中心（4）自组织（5）多跳路由（6）动态拓扑（7）节点数量众多，分布密集三、无线传感器网络的学术界研究进展1、网络技术（不太懂）2、通信协议无线传感器网络协议要有不同于传统Ad Hoc和因特网通信协议的原因如下：（1）传感器网络中的传感器节点数量远大于Ad Hoc网络中的节点数；（2）感知节点出现故障的频率要大于Ad Hoc网络；（3）感知节点要比因特网和Ad Hoc网络中的节点简单；（4）感知节点的能量有限；（5）因特网的数据报头对于传感器网络来说太长，例如，每个节点必须有一个永久的地址。
美国一些大学提出了有效的协议如下：包括谈判类协议（如SPIN-PP协议、SPIN-EC协议、SPIN-BC协议、SPIN-RL协议）、定向发布类协议、能源敏感类协议、多路径类协议、传播路由类协议、介质存取控制类、基于Cluster的协议、以数据为中心的路由算法。
3、感知数据查询处理技术四、无线传感器网络的研究热点1、MAC层协议无线传感器网络的MAC层协议必须达到如下2目标。
传感器网络教案
传感器网络教案教案标题：传感器网络教案教案目标：1. 了解传感器网络的概念和应用领域。
2. 掌握传感器网络的组成和工作原理。
3. 学习传感器网络在实际应用中的案例和优势。
4. 培养学生的团队合作和问题解决能力。
教学准备：1. 课程教材：传感器网络相关的教材或参考资料。
2. 多媒体设备：投影仪、电脑等。
3. 实验设备：传感器节点、无线通信模块等。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 利用多媒体设备展示一些传感器网络应用的图片或视频，引发学生对传感器网络的兴趣。
2. 提问学生对传感器网络的了解程度，鼓励他们分享自己的观点和经验。
二、知识讲解（15分钟）1. 介绍传感器网络的定义和基本概念，解释其在现实生活中的应用领域，如环境监测、智能交通等。
2. 解释传感器网络的组成部分，包括传感器节点、无线通信模块和数据处理中心等。
3. 讲解传感器网络的工作原理，包括数据采集、传输和处理的过程。
三、案例分析（20分钟）1. 分组让学生进行小组讨论，每组选择一个传感器网络应用案例进行分析。
2. 每个小组向全班介绍他们选择的案例，包括案例的背景、问题和解决方案等。
3. 引导学生思考传感器网络在该案例中的优势和不足之处，并与其他解决方案进行比较。
四、实验操作（30分钟）1. 学生分组进行传感器网络的实验操作。
2. 每个小组根据自己选择的应用场景，搭建传感器网络实验平台并进行数据采集和传输。
3. 学生通过实验操作，加深对传感器网络工作原理的理解，并体验传感器网络在实际应用中的效果。
五、总结和展望（10分钟）1. 学生向全班分享自己的实验结果和体会，总结传感器网络的优势和局限性。
2. 引导学生思考传感器网络未来的发展方向和应用前景。
六、作业布置（5分钟）1. 要求学生撰写一篇关于传感器网络应用的小论文，包括传感器网络的定义、应用案例分析和个人对传感器网络的看法。
2. 提供一些参考文献和网站链接供学生查阅。
教学评估：1. 观察学生在小组讨论和实验操作中的表现，评估其团队合作和问题解决能力。
无线传感器教案
无线传感器教案教案标题：无线传感器教案教案概述：本教案旨在引导学生了解无线传感器的基本原理和应用，并通过实践活动培养学生的实验设计和数据分析能力。
通过本教案的学习，学生将能够理解无线传感器在不同领域的应用，并能够设计和实现简单的无线传感器系统。
教案目标：1. 了解无线传感器的基本原理和组成结构。
2. 掌握无线传感器在不同领域的应用。
3. 能够设计和实现简单的无线传感器系统。
4. 培养学生的实验设计和数据分析能力。
教案步骤：1. 引入（5分钟）- 向学生介绍无线传感器的概念和基本原理。
- 引发学生对无线传感器应用的思考，例如智能家居、环境监测等领域。
2. 知识讲解（15分钟）- 解释无线传感器的组成结构和工作原理。
- 讲解无线传感器在不同领域的应用案例，如智能农业、智能交通等。
3. 实践活动（30分钟）- 将学生分成小组，每个小组设计一个简单的无线传感器系统。
- 学生可以选择自己感兴趣的应用场景，如温度监测、光照强度监测等。
- 指导学生选择合适的传感器和无线通信模块，并设计传感器数据的采集和传输方案。
4. 实验设计（20分钟）- 引导学生进行实验设计，包括传感器的安装位置、数据采集频率等。
- 指导学生选择合适的实验方法和数据记录方式。
5. 数据分析（20分钟）- 学生根据实验数据进行分析和结果展示。
- 引导学生讨论实验结果的意义和可能存在的问题。
6. 总结与展望（10分钟）- 学生总结本次实验的收获和经验。
- 引导学生思考无线传感器技术的未来发展方向。
教学资源：1. 无线传感器相关的教材或课件。
2. 实验室设备：无线传感器模块、传感器、计算机等。
3. 实验数据记录表和分析工具。
教学评估：1. 实践活动中的小组设计方案和实验结果展示。
2. 学生对无线传感器原理和应用的理解程度。
3. 学生对实验设计和数据分析的能力。
教学延伸：1. 鼓励学生深入研究无线传感器在特定领域的应用，如医疗、环境保护等。
2. 组织学生参加相关的科技竞赛或项目实践，进一步提升他们的实践能力和创新思维。
无线传感器网络技术讲义
无线传感器网络技术讲义引言无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统，通过无线通信和自组织方式协同工作，用于感知、采集、处理和传输环境信息的一种新型网络。
它具有广泛的应用前景，包括环境监测、智能交通、智能农业、物联网等各个领域。
本讲义将从无线传感器网络的基本概念、架构、通信技术、能量管理等方面进行介绍，以帮助读者深入了解无线传感器网络技术。
1. 无线传感器网络基本概念1.1 传感器节点传感器节点是无线传感器网络的基本组成单元，它由传感器、处理器、存储器、无线通信模块等要素组成。
传感器节点可以感知环境中的各种信息，如温度、湿度、光照强度等，并将这些信息传输给其他节点或基站。
1.2 无线传感器网络的特点无线传感器网络具有以下特点：•分布式：无线传感器节点可以分布在广泛的区域内，形成一个分布式的网络系统。
•自组织：无线传感器节点通过自组织的方式协同工作，能够自动适应网络拓扑变化和节点故障。
•节能：由于无线传感器网络中的节点往往由电池供电，节点之间的通信和数据处理通常需要节能处理。
•大规模：无线传感器网络可以由成千上万个节点组成，能够覆盖广泛的区域。
2. 无线传感器网络架构2.1 智能传感器节点智能传感器节点是无线传感器网络中的一个关键部分，它集成了传感器、处理器、存储器和通信模块等要素。
智能传感器节点能够感知环境中的信息，并将这些信息传输给其他节点或基站。
2.2 网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构分为多种类型，包括星型拓扑、网状拓扑、层次拓扑等。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，可以根据实际需求选择合适的网络拓扑。
2.3 基站基站是无线传感器网络中的一个重要组成部分，它通过与传感器节点进行通信，实现对传感器网络的管理和控制。
基站通常由一台或多台计算机组成，可以用于收集、存储和处理从传感器节点传输过来的信息。
3. 无线传感器网络通信技术3.1 传感器节点通信无线传感器节点之间的通信可以通过无线电波进行传输，常用的通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
《无线传感器网络》课件
能耗问题
总结词
无线传感器网络的能耗问题是制约其发展的 关键因素之一。
详细描述
由于无线传感器网络中的节点通常由电池供 电，而电池寿命有限，因此如何降低能耗， 延长节点寿命是亟待解决的问题。此外，在 某些应用场景中，频繁更换电池或充电会给
维护带来困难和成本增加。
标准化问题
总结词
无线传感器网络的标准化问题涉及到不同厂商和应用 的互操作性问题。
开发工具包括硬件开发工具和软件 开发工具，硬件开发工具用于开发 传感器节点硬件电路板，软件开发 工具用于编写、调试和测试应用程 序代码。
03
无线传感器网络的通信协议
MAC协议
信道分配
MAC协议负责无线信道的分配，确保节点 间的通信不会发生冲突。
能量效率
MAC协议应考虑能量效率，避免过多的空 闲监听和数据重传。
动态环境适应性
路由协议应能适应网络拓扑的变化和 节点的动态加入/离开。
能量感知协议
能量管理
能量感知协议旨在有效地管理节点的能量，延长网络的生命周期。
节能技术
采用诸如功率控制、休眠机制等节能技术来降低能耗。
负载均衡
通过均衡节点的负载来降低能耗，避免某些节点过早耗尽能量。
能量预测
利用历史数据预测节点的剩余能量，优化路由和任务分配。
06
无线传感器网络的挑战与展望
安全性问题
总结词
无线传感器网络面临多种安全威胁，如数据 窃取、恶意攻击、篡改等。
详细描述
由于无线传感器网络中的节点通常部署在无 人值守的环境中，因此容易受到攻击者的窃 听、干扰和恶意篡改。攻击者可能通过截获 节点间的通信数据，获取敏感信息，或者对 网络进行破坏，导致网络瘫痪或数据传输错 误。
无线传感器网络知识点总结回顾
《无线传感器网络》课程知识点总结回顾（以下内容为本门课程的知识点总结，复习请对照教材）第一章1、无线传感器网络的英文全称p22、无线电波传播方式：地波、天波、空间波p33、广义信道分类及模型p44、最常见的短距离无线通信技术：蓝牙、WIFI、Zigbee。
从单点传输距离、传输速率、网络节点数等方面比较三种技术p55、无线传感器网络定义p66、传感器与WSN关系。
P77、监测区域内节点类型：终端节点、路由节点、协调器。
各类节点的功能和任务。
P108、节点结构：5个部分，各部分能量消耗情况，图1-5、图1-6。
p119、WSN协议栈，图1-8。
p1310、WSN特点p1711、现阶段WSN的标准操作系统平台是TinyOS。
P1912、Zigbee技术是WSN的实现形式，WSN物理层和MAC层协议为IEEE802.15.4。
p2213、WSN应用举例本章小结和课后习题。
第二章1、WSN节点采用ISM（工业、科学、医疗）频段，要求发射功率在1W以下。
P282、多径传播。
P303、超宽带是未来短距离通信最具潜力的技术，UWB定义。
P354、物理层帧结构由同步头、物理帧头和PHY负载组成P385、IEEE 802.15.4标准的物理层功能p386、WSN物理层非理想特性p41本章小结和课后习题第三章1、IEEE 802.15.4标准的MAC层功能。
P492、PAN网络的建立过程。
P493、MAC帧由三部分组成。
P504、MAC帧的4种特定格式。
P525、MAC协议分配信道的方式：竞争型、分配型、混合型。
P546、具有代表性的竞争型MAC协议有：SMAC、TMAC、PMAC。
P547、SMAC协议采用的关键技术。
P548、TMAC协议的早睡问题及解决方法。
P58、599、具有代表性的分配型MAC协议有：SMACS、TRAMA、DMAC。
P6010、SMACS协议是结合TDMA和FDMA的固定信道分配机制，主要用于建立静止节点间的无线链路。
无线传感器网络技术概论课件：无线传感器网络管理技术
(1) 集中式架构。Sink节点(汇聚节点)作为管理者，收集 所有节点信息并控制整个网络。
(2) 分布式架构。即在无线传感器网络中有多个管理者， 每个管理者控制一个子网，并与其他管理者直接通信，协同 工作以完成管理功能。
无线传感器网络管理技术
(3) 由于资源限制以及与应用环境的密切相关性，无线 传感器网络表现为动态网络，最为明显的就是网络拓扑变化 频繁，能量耗尽或者人为因素可以导致节点停止工作，同时 无线信道受环境影响很大，这些都让网络拓扑不断发生变化， 这些变化使得网络故障在无线传感器网络中是一种常态，这 在传统网络中是不可想象的。因此，无线传感器网络管理系 统应能及时收集并分析网络状态，并根据分析结果对网络资 源进行相应的协调和整合，从而保证网络的性能。
无线传感器网络管理技术
以上特征说明，无线传感器网络管理系统要根据网络的 变化动态调整当前运行参数的配置以优化性能；监视自身各 组成部分的状态，调整工作流程来实现系统预设的目标；具 备自我故障发现和恢复重建的功能，即使系统的一部分出现 故障，也不影响整个网络运行的连续性。
无线传感器网络管理技术
7.1.2 无线传感器网络管理系统设计要求 按照以上所述，在无线传感器网络管理系统的设计中，
无线传感器网络管理技术
集中式网络管理结构指的是网络的管理依赖于少量的中 心控制管理站点，这些管理站点负责收集网络中所有节点的 信息，并控制整个网络。集中式管理结构的优点是实现难度 较低。但是，它要求管理站点具有很强的处理能力。因此， 在大规模和动态网络中，管理站点往往成为网络性能和管理 的瓶颈，收集管理站点数据的开销很大，而且当管理站点出 现故障或者网络出现分裂时，网络就会完全或者部分失去控 制管理能力。此外，集中式管理结构中，“管理智能”只能 在管理站点中，网络中的绝大部分设备在出现问题时只能等 待管理站点的指示，而不能实现网络节点间通过局部直接协 商达到自适应调整的功能。
无线传感器网络知识点归纳
无线传感器网络知识点归纳无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是由大量分布在特定区域内的低成本、低功耗、无线通信能力的节点（传感器）组成的网络系统。
WSN的应用领域广泛，包括环境监测、智能交通、农业监测、军事侦察等。
下面对WSN的知识点进行归纳。
1.WSN的组成：WSN由一系列节点组成，每个节点都包含一个传感器、一个处理器和一个无线通信模块。
节点通过无线通信模块相互通信、传输数据。
2.WSN的特点：-低成本：WSN中的节点通常采用低成本的硬件组件制造，因此整体成本相对较低。
-低功耗：节点通常使用电池供电，因此需要设计低功耗的算法和协议，以延长节点的寿命。
-自组织：WSN中的节点自主组织形成网络，无需人工干预。
-多跳传输：WSN中的节点通常通过多跳传输方式将数据从源节点传输到目标节点。
-分布式处理：WSN中的数据处理通常在节点内部进行，而不是集中在一个中心节点。
-时空相关性：WSN中的传感器收集的数据通常具有时空相关性，需要考虑这种相关性进行数据处理和分析。
3.WSN的网络拓扑结构：-平面型：节点以平面方式分布在区域内，每个节点通过无线通信模块与邻近的节点通信。
-区域型：节点按区域方式分布在区域内，节点之间通信距离较远，需要通过多跳传输方式进行通信。
-蜂窝型：节点按照蜂窝状分布在区域内，每个节点与邻近的六个节点进行通信。
-网格型：节点按照网格状分布在区域内，节点之间通信距离相等，通信距离较近。
4.WSN的数据传输：-单播传输：节点将数据传输给特定的目标节点。
-广播传输：节点将数据传输给整个网络的所有节点。
-多播传输：节点将数据传输给特定的一组节点。
5.WSN的路由协议：-平面型路由协议：适用于平面型网络拓扑结构，例如基于连通性的GAF协议。
-分层路由协议：将网络分为多层，每层通过不同的协议进行路由，例如LEACH协议。
-基于位置的路由协议：节点根据位置信息进行路由，例如GPSR协议。
无线传感器网络知识点
无线传感器网络知识点一、什么是无线传感器网络无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量的、具有感知和通信能力的传感器节点组成的分布式网络。
这些传感器节点通常部署在监测区域内，通过无线通信方式相互连接，形成一个自组织的网络系统。
传感器节点能够感知周围环境中的物理量，如温度、湿度、压力、光照强度等，并将这些感知数据通过网络传输给汇聚节点（Sink Node）或基站。
汇聚节点负责收集和处理来自各个传感器节点的数据，并将其发送给用户或其他应用系统。
二、无线传感器网络的组成1、传感器节点传感器节点是无线传感器网络的基本单元，通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成。
传感器模块负责感知环境中的物理量，并将其转换为电信号。
处理器模块用于处理和存储感知数据，并执行网络协议和控制算法。
无线通信模块用于与其他节点进行通信，传输感知数据和控制信息。
电源模块为节点提供能量，通常采用电池供电。
2、汇聚节点汇聚节点也称为基站，是无线传感器网络与外部网络的接口。
它负责收集来自传感器节点的数据，并将其转发给用户或其他应用系统。
汇聚节点通常具有较强的处理能力和通信能力，并且可以通过有线或无线方式连接到外部网络。
3、网络协议网络协议是无线传感器网络中节点之间进行通信和数据传输的规则和标准。
常见的网络协议包括路由协议、MAC 协议、拓扑控制协议等。
三、无线传感器网络的特点1、大规模无线传感器网络通常由大量的传感器节点组成，数量可以达到数千甚至数万个。
2、自组织传感器节点可以自动组成网络，无需人工干预。
节点之间通过相互协作和通信，实现网络的构建和维护。
3、动态性传感器节点的位置、能量和网络拓扑结构可能会随着时间的推移而发生变化，网络具有较强的动态性。
4、以数据为中心无线传感器网络的主要任务是收集和传输感知数据，而不是节点之间的通信。
因此，网络的设计和优化通常以数据为中心，注重数据的采集、处理和传输效率。
无线传感器网络 教案
无线传感器网络教案教案标题：无线传感器网络教案目标：1. 了解无线传感器网络的基本概念和原理。
2. 掌握无线传感器网络的应用领域和优势。
3. 学习无线传感器网络的组网方式和通信协议。
4. 能够设计和实现简单的无线传感器网络应用。
教案步骤：一、导入环节：1. 利用图片或视频展示无线传感器网络的实际应用场景，引发学生的兴趣和好奇心。
2. 提问学生对无线传感器网络的了解程度，激发他们思考和探索的欲望。
二、知识讲解：1. 介绍无线传感器网络的定义和基本概念，包括传感器节点、无线通信、数据采集等。
2. 解释无线传感器网络的工作原理，包括传感器节点的感知、数据处理和通信传输等过程。
3. 探讨无线传感器网络的应用领域，如环境监测、农业、医疗等，并展示相关案例。
4. 介绍无线传感器网络的组网方式，包括星型、网状和混合网等，并比较它们的优劣势。
5. 讲解无线传感器网络的通信协议，如ZigBee、WiFi、LoRa等，分析其特点和适用场景。
三、案例分析：1. 提供一个无线传感器网络的实例案例，让学生分析其应用需求和设计方案。
2. 引导学生思考如何选择合适的组网方式和通信协议，以及如何解决能耗、安全性等问题。
3. 分组讨论并展示各自的设计方案，进行评价和改进。
四、实践操作：1. 提供一些简单的无线传感器网络实验装置，让学生进行实际操作。
2. 引导学生设置传感器节点、配置通信参数，并观察数据采集和传输的结果。
3. 分析实验结果，让学生总结经验和教训，并提出改进措施。
五、总结与评价：1. 总结本节课的学习内容，强调无线传感器网络的重要性和应用前景。
2. 鼓励学生对无线传感器网络进行深入学习和研究，并提供相关资源和参考文献。
3. 对学生的表现进行评价和反馈，鼓励他们在课后继续探索和实践。
教学资源：1. 图片或视频展示无线传感器网络的实际应用场景。
2. 无线传感器网络的相关案例和实验装置。
3. 相关的教学PPT和课件。
4. 学生实验操作指南和实验报告模板。
无线传感器网络复习重点
1.无线传感器网络的基本要素包括：答：传感节点感知对象观察者2.无线传感网络的特征是什么？答： 1）低功耗，微型化，高度集成，低价格的传感节点；2）节点密集布设；3）协作式网络； 4）自组织网络； 5）无线网络3.无线传感器网络的主要优势：答： 1）精度高； 2）灵活性强； 3）可靠性高； 4）经济性好4.无线传感器网络从原理功能角度分类的技术包括：答：传感器技术、无线通信与组网技术、分布式数据聚合/ 融合技术、数据管理技术、节点定位技术与时间同步技术。
5.无线传感器网络从工程实现角度分类的技术包括：答：无线传感器节点硬件制造技术，嵌入式软件开发技术，节点供电技术和节点及网络的能量有效性设计技术。
6.无线传感器网络从网络运行与应用角度分类的技术包括哪些？答： 1）网络布设与休眠调度技术； 2）无线传感网络广域互联技术； 3）结合行业的无线传感器网络应用技术。
*7. 无线信号功率耗损包括：答：路径耗损，多径衰落耗损，阴影衰落。
*8. 无线传感网络节点能耗包括：答：数据采集模块、数据处理模块和无线通信模块的耗损9. 无线传感器固定目标网络的布设目标答：无线传感器固定目标网络的布设又分为确定性布设和随机性布设，在确定性传感器节点布设中，最感兴趣的是如何用最少的传感器节点完全覆盖目标区域，随机布设所关心的是，在单位区域内至少需要多少传感器节点才能达到一定的概率覆盖传感区域。
10.无线传感器网络的覆盖模型有几种？各是什么？答：无线传感器网络的覆盖模型有 4 种，布尔覆盖模型，一般覆盖模型，协作覆盖模型，概率覆盖模型。
11.确定性传感器节点布设的目标是什么？答：用最少的传感器节点尽量覆盖监控目标区域。
12.随机传感器节点布设的目标是什么？答：研究传感器节点密度问题，即决定在单位区域内至少需要布设多少传感器节点，才能达到以一定的概率覆盖该区域。
13.最小的暴露路径：对于入侵者而言，目的是为了要选择一条被发现概率最小的路径14. 在无线传感器网络的MAC层，导致能量消耗的潜在因素有哪些？答：冲突，空闲监听，串听，控制开销15.无线传感器网络节点的无线通信模块的状态分为：答：发送状态，接收状态，空闲监听状态，休眠状态16.简述传感器网络休眠机制的主要思想答：休眠机制的主要思想是，当节点周围没有感兴趣的事件发生时，计算与通信单元处于空闲状态，把这些组件关掉或调到更低能耗的状态，即休眠状态，避免空闲监听和串听导致节点不必要的能量消耗，以达到有效节能手段。
无线传感器网络技术讲义(PDF 50页)
Sync Header
Start of Preamble Packet
Delimiter
PHY Header Frame Reserve Length (1 bit) (7 bit)
4 Octets 1 Octets
1 Octets
PHY Payload PHY Service
Data Unit (PSDU)
UWB
Zigbee
IEEE 802.15.4标准
IEEE 802.15.4标准的主要特征：
• 实现20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四种不同的传输 速率；
• 支持星型和点到点两种拓扑结构； • 在网络中采取两种地址方式：16位地址和64位地址。其中
16位地址是有协调器分配的，64位地址是全球唯一的扩展 地址； • 采用带冲突避免的载波侦听多路访问（Carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA-CA）的信 道访问机制； • 支持ACK机制以保证可靠传输； • 低功耗机制；
IEEE 802.15.4标准
• IEEE 802.15.4标准概述
• 网络组成及拓扑结构 • 协议栈架构 • 功能概述
• 物理层规范
• 信道分配及调制方式 • 物理层帧格式 • 物理层功能实现
• MAC子层规范
• MAC子层的信道访问方式 • MAC子层的帧格式 • MAC子层的功能实现
IEEE 802.15.4标准
IEEE 802.15.4标准
• 两种不同类型的设备 :
– 全功能设备(full function device ,FFD) – 精简功能设备(reduced function device,RFD)
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无线传感器网络知识
点归纳
一、无线传感器网络的概述
1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器
网络的体系结构示意图，组成部分（P1-2）
定义：无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）是由部署在监测区域内大量的成本很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观察者或者用户
另一种定义：无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户
三要素：传感器，感知对象和观察者
任务：利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测
体系结构示意图：
组成部分：传感器节点、汇聚节点、网关节点和基站
2、无线传感器网络的特点（P2-4）
（1）大规模性且具有自适应性
（2）无中心和自组织
（3）网络动态性强
（4）以数据为中心的网络
（5）应用相关性
3、无线传感器网络节点的硬件组成结构（P4-6）
无线传感器节点的硬件部分一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。
4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow公司的Mica系列节点（Mica2、Telosb）
的硬件组成（P6）
5、无线传感器网络的协议栈体系结构（P7）
1.各层协议的功能
应用层：主要任务是获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件
传输层：负责数据流的传输控制
网络层：主要负责路由生成与路由选择
数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制
物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能
2.管理平台的功能
（1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源。
（2）移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪邻居的位置。
（3）任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。
6、无线传感器网络的应用领域（P8-9）
（1）军事应用
（2）智能农业和环境监测
（3）医疗健康
（4）紧急和临时场合
（5）家庭应用
（6）空间探索
（7）其他方面应用
7、无线传感器网络面临的挑战(P13)
（1）低能耗
（2）实时性
（3）低成本
（4）安全和抗干扰
（5）协作
（6）灵活、自适应的网络协议体系
（7）跨层设计
无线传感器节点的限制：电源能量有限，通信能力有限，计算和存储能力有限
二、无线传感器网络的关键技术：物理层、MAC层、路由、数据融合技术（这几部分没有讲，需要自己自学了解相关内容，没讲的部分会以选择题的形式简单考核）、
8、无线电波、ISM波段频谱P15-16
9、无线传感器网络中节点的四种不同的状态及其能耗消耗对比
10、无线传感器网络设计路由协议的重要目标，以及在设计路由协议是需要考虑哪些关
键问题？P22-23
重要目标：就是在传输数据的同时，最大限度地延长网络寿命，并且避免网络连通性降低。
关键问题：
（1）节点部署
（2）数据精确性前提下的能耗
（3）以数据为中心的数据报告模型
（4）鲁棒性与容错性
（5）网络动态性
（6）数据融合
11、了解几种常见的无线传感器网络路由协议（平面路由）缺点，协议实现的基本思
想？P23-27
（1）Flooding与Gossiping路由协议
a.Flooding路由协议
缺陷：信息内爆，部分重叠现象，网络资源利用不合理
b.Gossiping路由协议
缺陷：仍存在网络资源利用不合理和重叠现象
（2）定向扩散路由协议
（3）LEACH路由协议
（4）GRID路由协议
（5）SAR路由协议
12、无线传感器网络的数据融合的作用与基本思想：
数据融合的作用：P41
数据融合的基本思想：在从各个节点收集数据的过程中，利用节点本地的计算机和存储能力处理数据，去除冗余数据，尽量减少网络内的数据传输量，提高数据采集效率，到达减少能源消耗、延长网络生命期的目的。
三、Zigbee协议栈与Zstack开发（主要参考第二章2.9，及其补充的ppt以及实验例子代码）
13、常见的Zigbee芯片（纯射频芯片与SOC）与协议栈；
14、Zigbee特点与Zigbee技术的应用领域
15、Zigbee无线网络结构；（星形、网状、树形簇状网络，）
16、Zigbee无线网络设备类型、网络组成、协调器、路由器、终端的主要作用，Zstack
编译选项；
17、Zigbee地址（64位IEEE MAC地址与16位zigbee短地址，广播地址、绑定通信地
址，协调器地址）；
18、Zigbee Zstack编程框架（基本点对点通信常用函数、常用消息、SAPI框架的各种
函数）；（参考例子代码）
19、使用Zigbee协议栈进行开发的思路与进行应用程序通信的步骤；（王小强那本教
材pdf P37）
四、数据管理技术
20、无线传感器网络数据管理系统，以数据为中心、分布式网络数据库、设计目标
（P86-89）
设计目标：
（1）网内节能性
（2）查询实时性
（3）高容错性
（4）系统可扩展性
（5）负载平衡
21、无线传感器网络数据储存结构(P90-91)、包括各种结构的结构图、特点
P90-93
22、无线传感器网络数据管理的作用
五、无线传感器网络的接入技术
23、常见的几种接入网关技术 P147
24、常见接入网关技术web模式、socket
web：
基于Web的无线传感器网络网关
•网关收集传感器采集来的数据，并把它们存储在数据
库中。
•用户通过SQL查询或网页的形式获取网关内存储的数据。
它能够提供HTTP服务,具有导出信息的功能,使远程
客户端能够对其进行监测和管理。
它还可以执行一些
安全功能，如对用户和数据合法性的认证。
•基于Web的网关需要具备以下功能：对传感器采集数据
的融合，在Internet和WSN间进行灵活的查询管理，
WSN高效的接入。
•嵌入式数据库sqlite、嵌入式web服务器boa
六、无线传感器网络应用
25、极端环境监测应用，使用的相关技术：
26、厄瓜多尔火山监测及其系统架构
27、生活习性监测：缅因大鸭岛实验、及其系统组成与结构
28、动物追踪ZebraNet
29、基于Zigbee的智能家居
以及利用所学过的知识综合提出针对某种场景的设计思路与方案
七、Contiki 6LoWPAN
30、6LoWPAN无线传感器网络结构
31、Contiki IPV6无线传感网组网
32.PC Linux Contiki接入网关的配置方法
IPV6节点与PC联网--实验流程：
选择一个节点作为边界路由节点，下载rpl-
border-router固件
•选择一个节点作为普通数据发送节点，下载rpl-
udp-client固件
•使用串口线连接边界路由节点与运行 Linux 的主机•在PC Linux系统（ Instant Contiki ）上开启边
界路由接口驱动程序tunslip6
•测试PC端到无线传感器节点的ping6测试；
•在PC Linux机上运行udp-server数据接收程序pc- server，接收来自节点的数据，并与节点交互。