传感网原理与技术第三章--传感网数据管理
无线传感器网络技术内容
第一章物联网：通过射频识别、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。
无线传感器网络综合了计算技术、通信技术及传感器技术，其任务是利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关数据，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。
无线传感器网络通常包括传感器节点、汇聚节点和任务管理节点。
典型的无线传感器网络结构包括哪几部分？一般情况下由以下四个基本单元组成：数据采集单元、控制单元、无线通信单元以及能量供应单元。
无线传感器网络基本节点拓扑结构可分为基于簇的分层结构和基于平面的拓扑结构两种选择题：无线传感器网络可实现数据的采集量化，处理融合和传输应用，具有无线自组织网络的移动性、电源能力局限性，规模大、自组织性、动态性、可靠性、以数据为中心等等。
第2章无线传感器网络物理层的传输介质主要包括电磁波和声波。
无线电波、红外线、光波等负责使在两个网络主机之间透明传输二进制比特流数据成为可能，为在物理介质上传输比特流建立规则，以及在传输介质上收发数据时定义需要何种传送技术。
无线传感器网络物理层接口标准对物理接口具有的机械特性、电气特性、功能特性、规程特性进行了描述。
作为一种无线网络，无线传感器网络物理层协议涉及传输介质以及频段的选择、调制、扩频技术方式等，同时实现低能耗也是无线传感器网络物理层的一个主要研究目标。
IEEE 802.15.4 该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为关键目标，旨在个人或者家庭范围内不同设备之间建立统一的低速互连标准。
有16个信道工作于2.4GHz ISM频段，2.4GHz频段提供的数据传输速率为250kb/s，对于高数据吞吐量、低延时或低作业周期的场合更加适用有1个信道工作于868MHz频段以及10个信道工作于915MHz频段。
传感网的数据采集与传输技术解析
传感网的数据采集与传输技术解析随着物联网技术的不断发展，传感网作为物联网的重要组成部分，正扮演着越来越重要的角色。
传感网通过传感器对环境中的各种信息进行采集，并通过各种通信技术将数据传输到云端进行分析和处理。
本文将对传感网的数据采集与传输技术进行解析，探讨其原理和应用。
一、数据采集技术传感网的数据采集是指通过传感器对环境中的各种信息进行感知和采集的过程。
传感器可以感知和测量的信息种类多样，包括温度、湿度、压力、光照强度、声音等。
传感器的种类也非常丰富，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、声音传感器等。
数据采集的过程中，传感器将感知到的信息转化为电信号，并通过模数转换器将模拟信号转化为数字信号。
然后，采集节点将采集到的数据进行处理和存储，以备后续的传输和分析。
数据采集技术的关键在于传感器的选择和部署，以及数据的准确性和可靠性。
二、数据传输技术数据传输是指将采集到的数据从传感器节点传输到云端或其他终端设备的过程。
数据传输技术的选择主要取决于传感网的应用场景和需求。
常见的数据传输技术包括有线传输和无线传输。
有线传输是指通过有线网络将数据传输到云端或其他终端设备。
有线传输的优点是传输稳定可靠，传输速度快，适用于对实时性要求较高的应用场景。
常见的有线传输技术包括以太网、RS485、CAN等。
无线传输是指通过无线网络将数据传输到云端或其他终端设备。
无线传输的优点是灵活性高，适用于分布式传感网和移动传感网的应用场景。
常见的无线传输技术包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、LoRa等。
在选择数据传输技术时，需要考虑传输距离、传输速度、功耗、安全性等因素。
不同的应用场景可能需要不同的数据传输技术的组合使用，以满足各种需求。
三、数据采集与传输技术的应用传感网的数据采集与传输技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1. 环境监测：通过传感器采集环境中的温度、湿度、光照等信息，并通过无线传输技术将数据传输到云端，实现对环境的实时监测和分析。
物联网技术基础第3章-传感器与传感网技术可修改全文
3.1 传感器概述
3.1.4 传感器的性能指标
对于阶跃输入信号，传感器的响应称 为阶跃响应或瞬态响应，是指传感器 在瞬变的非周期信号作用下的响应特 性。
对于正弦输入信号，传感器的响应称 为频率响应或稳态响应，是指传感器 在振幅稳定不变的正弦信号作用下的 响应特性。
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3.1 传感器概述
3.1.4 传感器的性能指标
建立微分方程是对传感器动态特性进行数学描述的基本方 法。可将传感器作为线性定常系统来考虑，因而其动态数 学模型可用线性常系数微分方程来表示。能用一、二阶线 性微分方程来描述的传感器分别称为一、二阶传感器。
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3.2 常用传感器
3.2 常用传感器
不同类别的传感器，其工作原理是不同的。下面介绍几种常用的传感器，包括温度传 感器、光电传感器、气敏传感器、力敏传感器、磁敏传感器、超声波传感器、激光传 感器、生物传感器等。
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3.1 传感器概述
3.1.3 传感器的分类
表3-3为传感器按被测量进行分类。
物理量 传感器
化学量 传感器 生理量 传感器
表3-3 传感器按被测量进行分类
力学量 热学量
压力传感器、力传感器、力矩传感器、速度传感器、 加速度传感器、流量传感器、位移传感器、位置传感 器、尺度传感器、密度传感器、黏度传感器、硬度传 感器、浊度传感器
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3.2 常用传感器
3.2.1 温度传感器
温度传感器是指能感受温度并转换成 可用输出信号的传感器。温度传感器 利用热敏元件的参数随温度变化而变 化的特性来达到测量温度的目的。常 见温度传感器如图3-3所示。
图3-3 温度传感器
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3.2 常用传感器
3.2.1 温度传感器
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。
第3章_无线传感网
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本章内容
• 3.1 发展历史 • 3.2 硬件平台 • 3.3 操作系统＊ • 3.4 组网技术 • 3.5 典型应用
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概述
• 定义
• 我国国家标准（GB7665-2005）对传感器的定义是：“能感受 被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。
• 传统传感器的局限性
• 网络化、智能化的程度十分有限，缺少有效的数据处理与信息 共享能力
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本章内容
• 3.1 发展历史 • 3.2 硬件平台
• 3.3 操作系统＊
• 3.4 组网技术 • 3.5 典型应用
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本章内容
• 3.1 发展历史 • 3.2 硬件平台 • 3.3 操作系统＊
• 3.4 组网技术
• 3.5 典型应用
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组网技术
WSN主要特点：
无线传感器网络中的链路是不可靠的 无线传感器节点的功能和资源极其受限的，使 得节点不能进行很复杂的计算，测量以及维护庞 大的路由表。
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组网技术－ 数据分发协议（Drip）
• Drip
• Drip为每一个数据项分配一个版本号，版本号越高 的数据为越新的数据。网络中每个节点周期性的广播 关于一个数据项的版本信息。 • 当一个Drip节点发现自己的数据需要更新时，则向 邻居借点发送请求包。 • Drip节点在收到请求包后即广播关于被请求数据项 的包。
• CC1000：可工作在433MHz，868MHz和 915MHz；采用串口通信模式时速率只能达到 19.2Kbps • CC2420：工作频率2.4GHz，是一款完全符合 IEEE 802.15.4协议规范的芯片 ；传输率 250Kbps
•鲁棒性
无线传感器组成
传感网原理
传感网原理传感网是由大量分布在空间中的传感器节点组成的，这些节点能够感知环境中的各种信息，并通过无线通信进行数据传输和处理。
传感网的原理涉及到传感器节点、数据传输、数据处理和应用等方面。
首先，传感网的核心是传感器节点。
传感器节点是传感网的基本组成单元，它包括传感器、处理器、通信模块和能源模块。
传感器用于感知环境中的各种信息，比如温度、湿度、光照、声音等。
处理器用于对传感器采集到的数据进行处理和分析，通信模块用于节点之间的数据传输，而能源模块则提供节点所需的能量。
其次，传感网的数据传输是实现节点之间信息交换的重要手段。
传感网采用无线通信技术进行数据传输，通常包括无线传感器网络（WSN）和无线自组织网络（WAN）。
无线传感器网络是指由大量分布在空间中的传感器节点组成的网络，这些节点通过无线通信进行数据传输；而无线自组织网络是指节点之间通过无线通信自组织形成的网络。
另外，传感网的数据处理是对传感器节点采集到的数据进行处理和分析。
传感网中的数据处理包括数据采集、数据压缩、数据传输、数据存储和数据分析等环节。
传感网通过对采集到的数据进行处理和分析，可以实现对环境信息的感知和理解。
最后，传感网的应用涉及到各个领域，比如环境监测、智能交通、农业生产、医疗健康等。
传感网可以实现对环境信息的实时监测和控制，可以提高资源利用效率，改善生活质量，促进社会经济的可持续发展。
综上所述，传感网是由大量分布在空间中的传感器节点组成的网络，通过无线通信进行数据传输和处理，实现对环境信息的感知和理解，具有广泛的应用前景。
传感网的发展将为人类社会带来巨大的变革和发展机遇。
传感网的无线通信技术详解
传感网的无线通信技术详解传感网是一种由大量分布式传感器节点组成的网络，用于收集、处理和传输环境中的信息。
传感器节点通常由传感器、处理器和通信模块组成，可以感知和监测环境中的各种参数，如温度、湿度、光照强度等。
无线通信技术在传感网中起着至关重要的作用，它使得传感器节点能够实现互相之间的通信和与基站的连接。
一、无线通信技术的选择在传感网中，选择适合的无线通信技术是至关重要的。
无线通信技术应具备以下特点：低功耗、低成本、低复杂度、大容量、高可靠性和适应性。
目前常用的无线通信技术包括蓝牙、ZigBee、Wi-Fi和LoRa等。
蓝牙是一种短距离无线通信技术，适用于小范围的数据传输。
它具有低功耗、成本低、易于部署的特点，但传输距离较短，适用于局域网内的传感网。
ZigBee是一种低功耗、低速率的无线通信技术，适用于大规模的传感网。
它具有自组织、自修复的特点，能够实现传感器节点之间的无线通信和与基站的连接。
Wi-Fi是一种高速率的无线通信技术，适用于大规模的传感网。
它具有较高的传输速率和较大的容量，但功耗较高，适合于电力供应充足的环境。
LoRa是一种低功耗、远距离的无线通信技术，适用于广域的传感网。
它具有长距离传输和低功耗的特点，适合于无线传感器节点分布范围较广的场景。
二、无线传感器网络的组网方式无线传感器网络可以采用星型、网状和混合型等组网方式。
星型组网方式是指所有传感器节点都与一个基站直接连接，数据通过基站进行收集和处理。
网状组网方式是指传感器节点之间通过多跳的方式进行通信，数据可以在传感器节点之间进行传输。
混合型组网方式是指既有星型连接，又有传感器节点之间的多跳通信。
星型组网方式适用于传感器节点分布范围较小、节点数量较少的场景。
它具有简单、易于管理的特点，但在节点数量较多时，基站可能成为瓶颈。
网状组网方式适用于传感器节点分布范围较大、节点数量较多的场景。
它具有较好的扩展性和容错性，但节点之间的多跳通信会增加能耗和延迟。
传感网及应用的课程设计
传感网及应用的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解传感网的定义、构成要素和基本原理；2. 让学生掌握传感网在环境监测、智能家居等领域的应用；3. 让学生了解传感网技术的发展趋势及其在未来社会的作用。
技能目标：1. 培养学生运用传感网技术进行数据采集、处理和分析的能力；2. 培养学生设计简单的传感网应用系统的能力；3. 提高学生运用传感网技术解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感网技术及其应用的兴趣，激发学生的创新意识；2. 培养学生团队协作精神，提高学生在团队中的沟通与协作能力；3. 增强学生的环保意识，认识到传感网技术在环保领域的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握传感网基本知识的基础上，提高实际应用能力，培养创新精神和团队协作能力。
通过本课程的学习，学生能够将理论知识与实际应用紧密结合，为未来的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 传感网基础知识：包括传感网的定义、发展历程、构成要素和基本原理；- 教材章节：第一章 传感网概述- 内容列举：传感网的概念、分类、发展历程、传感节点、传感网络架构等。
2. 传感网关键技术：重点讲解数据采集、处理、传输等环节的技术要点；- 教材章节：第二章 传感网关键技术- 内容列举：传感器技术、嵌入式技术、通信技术、数据处理与分析技术等。
3. 传感网应用案例分析：介绍传感网在环境监测、智能家居、智慧城市等领域的应用实例；- 教材章节：第三章 传感网应用案例- 内容列举：环境监测、智能家居、智慧农业、智慧交通等领域的应用案例。
4. 传感网设计与实践：教授学生如何设计简单的传感网应用系统，并进行实际操作；- 教材章节：第四章 传感网设计与实践- 内容列举：传感网系统设计方法、硬件选型、软件开发、系统调试与优化等。
5. 传感网技术发展趋势与展望：分析传感网技术的发展趋势，探讨未来传感网技术在各领域的应用前景；- 教材章节：第五章 传感网技术发展趋势与展望- 内容列举：物联网与传感网的关系、5G技术对传感网的影响、传感网技术在未来各领域的应用前景等。
传感网原理及应用—第3讲(MAC协议)
陈永乐
目录
MAC协议概述
竞争型MAC协议
分配型MAC协议 混合型MAC协议 总结
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MAC协议概述
在无线传感器网络中，介质访问控制（medium access control，MAC）协议决定无线信道的使用方式，在传感器 节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络 系统的底层基础结构。 MAC协议处于传感器网络协议的底层部分，对传感器网络 的性能有较大影响，是保证无线传感器网络高效通信的关 键网络协议之一。 传感器节点的能量、存储、计算和通信带宽等资源有限， 单个节点的功能比较弱，而传感器网络的强大功能是由众 多节点协作实现的。多点通信在局部范围需要 MAC协议 协调其间的无线信道分配，在整个网络范围内需要路由协 议选择通信路径。
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TA的选择
周期性侦听同步设计
延用SMAC协议思想，周期性广播SYNC帧
前提：节点发现串扰的RTS或CTS都能够触发一个新的监听间隔，为 了确保节点能够发现邻居的串扰，TA的取值必须保证当前节点能够 发现串扰的CTS TA >竞争信道时间（C）+RTS发送时间（R）+CTS准备时间（T） TMAC实验中，采用TA = 1.5 x (C + R + T)
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早睡问题解决办法 （1）
未来请求发送（Future request-to-send, FRTS）
当节点C收到B发给A的CTS后，立即向D发送一个FRTS。FRTS帧包含节点D接 收数据前需要等待的时间长度，D在此时间内必须保持在监听状态。 由于C发送的FRTS可能干扰A发送的数据，所以A需要将发送的数据延迟相 应的时间。A在接收到CTS之后发送一个与FRTS长度相同的DS帧，该帧不包 含有用信息，只是为了保持AB对信道的占用，在发送DS之后A立即向B发送 数据信息 由于采用了FRTS机制。增加一个DS时间。FRTS方法可以提高吞吐量，减少 延迟，但是增加了控制开销，会降低TMAC协议的能量效率
无线传感器网络综述
【 摘
无线传 感器 网络 是一种全 新 的信息获 取方式 ， 它不需 要 固定 网 络支持 ， 随机布 置 、自组 织 、抗毁 性强 、适 应苛刻环 境等优 势， 以其 具 有在 多种场 合满 足信息 获取 的实 时性 、准确 性 、全面性 等需 求 的能 力 。由于无线传感器 网络的应用前景愈来愈广泛， ］ 已引起了许 多国家学术界和工业界 的高度重视． 为是对２ 世 纪产生巨大影响 被认 １ 力的技 术之一 。 本 文介绍 了无线 传感器 网络 数据管理技术 。分析 了无线传感 器 网络的Ｚｇ ｅ协议研究现状， ｉｂｅ 对无线传感器 网络 网络安全进行了探讨， 最后初步探讨 了无线传 感器网络领 域内存在的问题， 并展望 了今后 的
４８ 注意防止发生共 振现象。 由于定子 电流中含有高次谐 波成 ． 分， 电机转矩 中含有脉动分量， 有可能造成 电机的振动与机械振动产生 共振， 使设备 出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后。 利用变 频器频率 跳跃功能设置 ， 开共振频率点 。 躲
５ 、结 束语
以上通过对变频器运 行过程中存在的干扰 问题 的分析， 提出了解 决这些 问题的实际方法 。随着新技术和新理 论不断在变频 器上的应 用， 变频器 应用存在的这些问题 有望通过 变频 器本身的功叁 嚷 偿来 解决 。以满足工业现场和 社会环境对 变频 器性能不断提高 的需求。 参考文 献 …韩安 荣． 用变频器及其应用 （ 版 ）［ ． 通 第２ Ｍ］ 北京： 机械工业 出版
一
４ 、总结
本文介绍 了无线传感 器网络数据管理实现技术， 了Ｚｇ ｅ 协 分析 ｉＢｅ 议与无线传 感器 网络相结合的基本技术。 无线传 感器网络网络安全 对 的总体框架进行 了综述 。可 以看到， 在无线传感器 网络发展的同时， 它 还将遇到更 多的困难和 挑战： 如何使 用无线传 感器网络对环境进 行更 合理 的监测和控 制： 如何对传感器 网络 获取 的大量 实时数据进 行分析 处理及可视化展 示： 如何让无线传感器 网络应 用更好地 为人类服务等
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。
3、如何进行传感器的正确选型（1）测量对象与环境：分析被测量的特点和传感器的使用条件选择何种原理的传感器。
什么是传感网_传感网的核心技术有哪些
什么是传感网_传感网的核心技术有哪些
什么是传感网传感网是当今信息领域新的研究热点，是微机电系统、计算机、通信、自动控制、人工智能等多学科交叉的综合性技术。
目前的研究涉及通信、组网、管理、分布式信息处理等多个方面。
具体而言，传感网的关键技术包括路由协议、MAC协议、拓扑控制、定位、时间同步、数据管理等。
传感网的特点1、大规模
传感网一般都由大量的传感器节点组成，节点的数量可能达到成千上万，甚至更多。
一方面，传感器节点分布在很大的地理区域内；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。
2、自组织
传感器节点的位置不需要设计或预先确定，这使得传感器节点可以随机部署在人迹罕至的地形或救灾行动中。
这就要求传感器节点必须具有自组织能力。
在一个传感器节点部署完成之后，首先，必须检测它的邻居并建立通信，其次必须了解相互连接的节点的部署、节点的拓扑结构，以及建立自组织多跳的通信信道。
3、动态性
传感网具有很强的动态性，它的拓扑结构可能因为下列因素而改变。
1）环境因素或电能耗尽所造成的传感器节点出现故障或失效；
2）环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；
3）传感网的传感器、感知对象和观察者这三个要素都可以具有移动性；
4）新节点的加入。
4、容错性
根据不同的应用场景，传感器节点有可能部署在环境相当恶劣的地区，一些传感器节点可能会因为电力不足、有物理损坏或外部环境的干扰而不能工作或者处于阻塞状态，此时要确保传感器节点的故障不能影响到整个传感网的正常工作，也就是说，传感网不能因为传。
传感网中的数据安全与隐私保护方法
传感网中的数据安全与隐私保护方法随着物联网技术的不断发展，传感网（Sensor Network）在各个领域得到了广泛应用。
然而，传感网所涉及的数据安全和隐私保护问题也日益凸显。
本文将探讨传感网中的数据安全与隐私保护方法，以保障传感网的正常运行和用户的隐私权益。
一、传感网数据的加密与解密传感网中的数据传输是非常关键的环节，因此必须对传输的数据进行加密，以防止数据被未授权的人员窃取或篡改。
常见的加密方法包括对称加密和非对称加密。
对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，速度较快但密钥的管理较为困难；非对称加密使用公钥和私钥进行加密和解密，安全性较高但速度较慢。
在传感网中，可以根据具体的应用场景选择合适的加密方法，以确保数据的安全传输。
二、传感网数据的身份认证为了保证传感网中的数据来源可靠，需要对数据的发送方进行身份认证。
常见的身份认证方法包括数字签名和身份证书。
数字签名利用公钥密码学的原理，通过对数据进行加密和签名，确保数据的完整性和发送方的真实性；身份证书则是由可信的第三方机构颁发的，用于证明发送方的身份和合法性。
通过身份认证，可以防止数据被冒充或篡改，保证传感网中数据的可信度和安全性。
三、传感网数据的访问控制在传感网中，数据的访问控制是非常重要的，可以通过权限管理和访问控制列表来实现。
权限管理指的是对用户进行身份验证，并为其分配相应的权限，以控制其对数据的访问和操作；访问控制列表则是根据用户的身份和权限，对数据进行分类和管理，确保只有具有相应权限的用户才能访问和操作数据。
通过访问控制，可以防止未经授权的用户对数据进行访问和操作，保护数据的安全和隐私。
四、传感网数据的匿名化处理为了保护用户的隐私权益，传感网中的数据可以进行匿名化处理。
匿名化处理是将数据中的个人或敏感信息进行去除或替换，以保护用户的隐私。
常见的匿名化方法包括数据脱敏、数据泛化和数据加噪。
数据脱敏是将数据中的个人身份信息进行删除或替换；数据泛化是将数据中的具体数值进行模糊化处理，如将年龄转换为年龄段；数据加噪是在原始数据中添加一定的噪声，以混淆数据的真实性。
传感网技术
则该帧可通过数据请求原语直接发送到目的设备， 且下一跳地址即为最终的目的地址。 通常一个拥有路由容量的设备会经常检查其网络帧头控制域中的查找路径子域，如果 查找路劲子域的值为 0x02，设备会立即初始化查找。否则，设备将搜索路由表，查找 与帧目的地址相一致的记录项。如果存在这样一个一个记录项，且该记录项的路径状 态域为激活，则设备可利用数据请求原语转发该帧。 当转发一个数据帧时，数据请求原语中的源地址模式和目的地址模式参数值皆为 0x02， 源个域网 ID 目的个域网 ID 皆应等于转发设备的记录项的下一跳地址域决定。如果路 由表中与目的地址的记录项的路径状态域查找过程中， 说明该路由查找已经被初始化， 通常网络中所有的非协调器设备都是协调器的后裔，没有设备室终端设备的后裔。对 于 ZigBee 路由器来说，当地址为 An，纵深为 d 时，如果下列逻辑为真，则地址为 D 的目的设备即为它的一个后裔，即 A<D<A+Cskip(d-1) 若通过该逻辑表达式确定了目的设备为转发设备的后裔，则下一跳的地址为 N=D。 对于 ZigBee 终端设备而言，当 D>A+Rm*Cskip(d)时，N 由下式求得： N=A+1+D-((A+1)/Cskid(d))*Cskip(d) 2. 路由方式 路由的设定通常有禁止路由发现、使能路由发现和强制路由发现 3 中模式。 （1） 禁止路由发现。如果发现网络路由器存在，数据包路由指向该路由器。否则，数据 包沿着树形推进。 （2） 使能路由发现。如果发现网络路由器存在，数据包路由指向该路由器。如果网络路 由器不能确定，路由器可以启动一个路由发现过程，当发现完成，数据包将沿着计 算机出来的路由传送。如果该路由器没有路由发现能力，数据包将沿着树形推进。 （3） 强制路由发现。如果路由器没有路由发现能力，不管路由是否已经存在，都将启动 一个路由发现过程，当发现完成，数据包将沿着计算出来的路由传送。如果这个路 由器没有路由发现能力，数据包将沿着树形推进。这个选择必须小心使用，因为它 会产生较大的网络冗余，它的主要用途是修复破坏了的路由。 对于树形拓扑结构设备间的数据转发，通常可将源地址简化为上行路由（Route UP）h 或 下行路由（Route Down） 。如果 LocalAddr<DestAddr<LocalAddr+Cskid(d-1)，则为下行路由； 否则为上行路由。 通常网络的协调器与路由器都含有一个邻接设备表， 该表记录了一定区域 内与其有邻接关系的设备。若想使用邻接表进行路由，只要目标设备在物理区域内可见，即 可直接发送信息。对于网络拓扑结构，要使用路由表进行路由，通常协调器或路由器都拥有 自己的路由表， 如果目标设备在路由表中有相关的记录， 那么信息就可以根据路由表中的记 录进行发送，否则要沿着树形拓扑来传输数据。 四、ZigBee 网络的自适应机制 1. 网络负载问题 网络自适应机制主要是为解决网络的负载平衡而专门为 ZigBee 网络设置的一种均衡机制， 该机制对 ZigBee 网络主要有两种情况下适应：一种是网络形成时的网络负载均衡，另一种 是网络形成后的自我调节负载均衡。 当 ZigBee 网络形成时，加入终端设备节点加入网络路由设备过程无约束和无组织，这样就 会使路由设备所加入的终端设备的数量出现很大的差距，进而使路由设备处理所负载的所 有终端设备通信数据有很大差距，这样在大量的节点长时间通信时更会出现网络负载的不 均衡现象，使整个网络的数据在各个设备间传输时出现严重的不平衡状态。一个路由设备 数据已经传输完毕，而另一个路由设备还有大量的数据要处理，中心设备等待少量的主设 备数据而不能进行后续工作，造成 ZigBee 网络的数据传输瓶颈问题。
无线传感器网络技术概述-2019年精选文档
无线传感器网络技术概述-2019年精选文档-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII无线传感器网络技术概述无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一，是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，是由传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成的网络。
在无线传感器网络中各传感器节点能够相互协作完成感知、采集网络覆盖区域内的各种环境或监测对象的信息，对这些信息进行处理，以获得详实而准确的信息，并通过无线多跳方式传送给需要这些信息的用户[2]。
可以说由计算机技术、传感器技术、无线通信技术相结合产生的无线传感器网络实现了物理世界、信息世界与人类社会三元世界的连通，将会对人类社会的生产和生活产生深远而积极的影响。
一、无线传感网络的体系结构（一）传感器节点结构。
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点以无线多跳通信方式形成的自组织网络系统，其中的传感器节点能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给用户。
无线传感器网络中最基本的组成要素是传感器节点，它由数据采集单元、处理器单元、数据传输单元和能量供应单元四部分组成[2]。
如图1所示。
数据采集单元负责监测区域内信息的采集和数据转换，借助形式多样的传感部件，传感器节点能够感知温度、湿度、噪声、移动物体的大小、速度和方向等信息。
处理单元负责控制整个传感器节点的操作、存储和处理数据信息。
数据传输单元负责与其他传感器节点交换控制信息和传输采集到的数据信息。
能量供应单元为传感器节点各部件提供运行所需的能量，通常采用微型电池。
（二）网络体系结构。
无线传感器网络的体系结构如图2所示，通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点[1]。
大量传感器节点随即部署在监测区域内部或附近，以自组织的方式构成网络。
传感器节点产生的数据以不同的路由方式沿着其他传感器节点逐跳传输，在传输的过程中，可能被多个节点处理，然后传输到汇聚节点。
如何进行传感网中数据的聚集与汇总
如何进行传感网中数据的聚集与汇总随着物联网技术的发展，传感网已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
传感网通过各种传感器收集大量的数据，这些数据对于实时监测、决策支持以及智能化管理都起着至关重要的作用。
但是，如何进行传感网中数据的聚集与汇总却是一个不容忽视的问题。
本文将从数据聚集的方法、数据汇总的技术以及数据处理的挑战等方面来探讨这个问题。
一、数据聚集的方法数据聚集是指将传感网中分散的数据进行收集和整合，以便于后续的处理和分析。
在传感网中，数据聚集可以通过以下几种方法实现。
1. 本地聚集：传感器节点将数据发送给附近的聚集节点，聚集节点负责将数据聚集并发送给上级节点。
这种方法适用于传感器节点分布较为密集的情况，可以减少数据传输的距离和延迟。
2. 层级聚集：传感器节点按照一定的层级结构进行数据聚集，每个层级的节点负责将下级节点的数据聚集并发送给上级节点。
这种方法适用于传感器节点分布较为分散的情况，可以减少数据传输的跳数和能量消耗。
3. 基于群集的聚集：传感器节点按照一定的规则自组织成群集，每个群集中的节点负责将本群集的数据聚集并发送给群集的头节点。
这种方法适用于传感器节点分布较为随机的情况，可以提高数据聚集的效率和可靠性。
二、数据汇总的技术数据汇总是指将聚集的数据从传感网中的各个节点收集到一个中心节点或者服务器上，以便于进一步的处理和分析。
在传感网中，数据汇总可以通过以下几种技术实现。
1. 集中式汇总：所有的传感器节点将数据发送给一个中心节点或者服务器，中心节点负责将所有的数据进行汇总和存储。
这种技术适用于传感器节点数量较少、数据传输量较小的情况，可以简化数据汇总的过程。
2. 分布式汇总：传感器节点按照一定的规则自组织成汇总网络，每个节点负责将本节点和邻居节点的数据进行汇总并发送给上级节点。
这种技术适用于传感器节点数量较多、数据传输量较大的情况，可以提高数据汇总的效率和可扩展性。
3. 边缘计算汇总：在传感网中的边缘节点上进行数据汇总和处理，减少数据传输和存储的开销。
无线传感网络中的数据传输与处理
无线传感网络中的数据传输与处理章节一：无线传感网络简介无线传感网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种特殊的网络结构，由大量的分布在特定区域内的传感器节点组成。
这些节点可以自主地感知、采集和处理环境中的各种信息，并将数据传输到指定位置。
WSN广泛应用于农业、环境监测、交通控制等领域，为实时监测和数据处理提供了有效的手段。
章节二：无线传感节点的数据传输技术为了实现数据传输，无线传感节点内置了无线通信模块，通常采用无线电频率传输数据。
传感节点之间通过建立自组织的网络连接，形成分布式的无线传感网络。
通信方式常见的有广播通信、多跳转发和基于路由协议的通信。
广播通信适用于小范围传输，但会导致资源浪费。
多跳转发方法则通过中继传感节点实现远距离传输。
路由协议则通过动态选择最佳路径，提高传输效率。
章节三：无线传感节点的数据处理技术WSN中的传感节点通常具备较小的存储和计算能力，因此需要采用有效的数据处理技术来降低能耗和延迟。
常见的数据处理方法包括数据压缩、聚合和选择性传输。
数据压缩通过对传感数据进行无损或有损压缩，减少数据的冗余性。
数据聚合则是将多个传感节点采集到的数据进行融合，减少冗余和重复的信息。
选择性传输在数据处理前，对数据进行筛选，只传输重要的数据，降低能耗和延迟。
章节四：数据安全与隐私保护在无线传感网络中，传输的数据可能涉及到用户的敏感信息，因此数据的安全性和隐私保护成为重要问题。
为保障数据安全，可以采用身份认证、数据加密和密钥管理等技术。
身份认证能够确保通信双方的身份合法性。
数据加密技术则通过对数据进行加密，防止数据被非法访问和篡改。
密钥管理包括密钥生成、分发和更新等过程，确保密钥的安全性。
章节五：无线传感网络中的能源管理由于传感节点通常由电池供电，能源管理是无线传感网络中的重要任务。
常见的能源管理技术包括功率控制、睡眠调度和能量回收等方法。
功率控制通过调节传感节点的发射功率，降低能耗。
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3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
网络中每个传感器节点产生的每一个读数都对 应关系表中的一行，因此这个虚拟关系表被看 成是一个无限的数据流。对传感器网络数据的 查询就是对这个无限虚拟关系表的查询。无限 虚拟关系表上操作集合是传统的关系代数操作 到无限集合的扩展。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
第三章 传感网数据管理
主要内容
3.1 概述 3.2 数据管理技术 3.3实例：Tiny DB系统 3.4 本章小节与进一步阅读的文献
3.1 概述
由于传感器网络能量、通信和计算能力有限， 因此传感器网络数据管理系统在一般情况下不 会把数据都发送到汇聚节点进行处理，而是尽 可能在传感器网络中进行处理，此时，可以把 传感器网络看作一个分布式感知数据库。虽然 传感器网络的数据管理系统与传统分布式数据 库具有相似性，但是在有些方面也有着比较大 的差异，主要表现在以下几个方面。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
（1）集中式结构
在集中式结构中，所有的数据均被传送到中心服务器 上，感知数据的查询和传感器网络的访问是相互独立的。 感知数据从普通节点通过无线多跳传送到网关节点，再通 过网关节点传送到基站节点，最后由基站将感知数据保存 到中心服务器上的感知数据库中。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
（3）分布式结构
分布式结构假设每个传感器都有很高的存储、计算和通信 能力，数据源节点将其获取到的感知数据就地存储。基站 发出查询后向网内广播查询请求，所有的节点都可以接收 到请求，并且满足查询条件的普通节点沿着融合路由树将 数据送回到根节点，即与基站相连的网关节点。
3.2 数据管理技术
传感器网络的数据管理技术主要包括数 据查询、数据索引和网络数据聚合，本 节分别介绍这些管理技术的内容。
3.2.1 数据查询
传感器网络数据查询可以分为两大类：查询历 史数据和查询动态数据。
从数据查询处理方法，查询语言，聚集处理技 术，连续查询处理技术和查询优化技术等方面 ，结合目前传感器网络中典型的数据管理系统 TinyDB，介绍和讲解数据查询有关的主要内 容和关键技术。
3.1 概述
（1）所遵循的原则不同
传感器网络数据管理系统要尽可能地减少数据传输量 和缩短数据传输时间。分布式数据库则不需要考虑能耗问 题，只要保证数据的完整性和一致性即可。
（2）所管理的数据特征不同
传感器网络的数据管理系统所面对的是大量的分布 式无限数据流，并且往往是近似的和数据分布的统计特征 是未知的，传统的分布式数据库系统所面对的数据通常是 确定和有限的，并且数据分布的统计特征是已知的。
目前，现有的传感器网络的数据模型主要是在 传统的关系模型、对象关系模型或者时间序列 模型上进行了扩展。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
TinyDB系统的数据模型是对传统的关系模型 进行了简单扩展。它把传感器网络数据定义为 一个单一的、无限长的虚拟关系表。该表包含 两种类型的属性，第一类属性是感知数据属性 ，如电压值、温度值等；第二类属性是描述感 知数据的属性，如传感器节点的IDE、感知数 据获得的时间、感知数据的数据类型、感知数 据的度量单位等。
3.1 概述
（3）提供服务所采用的方式不同
在传感器网络数据管理系统中，用户对感知数据的查 询请求的处理过程与传感器网络本身是紧密结合的，需要 传感器网络中的各个节点相互配合才能够完成一次有效的 查询过程。而在传统的分布式数据库系统中，数据的管理 和查询不依赖于网络，网络仅仅是数据和查询结果的一个 传输通道。
3.1 概述
（4）数据的可靠性不同
传感器网络数据管理系统必须要有能力处理感知数据 的误差。传统的分布式数据库系统获得的都是比较准确的 数据，数据可靠性比较高。
（5）数据产生源不同
传统的分布式数据库管理系统管理的数据是由稳定可 靠的数据源产生的，而传感器网络的数据是由不可靠的传 感器节点产生的。
3.1 概述
康纳尔大学的Cougar系统的数据模型支持两 种类型的数据，即存储数据和传感器实时产生 的感知数据。存储数据用传统关系来表示，而 感知数据用时间序列来表示。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
Cougar系统数据模型包括关系代数操作和时 间序列操作。关系操作的输入是基关系或者是 另一个关系操作的输出。时间序列操作的输入 是基序列或者另外一个时间序列操作的输出。 数据模型中提供了如下定义在关系与时间序列 上的三类操作：（1）关系投影操作：把一个 时间序列转换为一个关系；（2）积操作：输 入是一个关系和一个时间序列，输出是一个新 的时间序列；（3）聚集操作：输入是时间序 列，输出是一个关系。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
（4）层次结构
查询 代理网络
传感器网络
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
层次结构包含了传感器网络层和代理网络层两个层次 ，并集成了网内数据处理、自适应查询处理和基于内容的 查询处理等多项技术。
3.1.2传感网数据管理系统的数据模型
数据模型是对数据特征的抽象。传感器网络数 据管理系统需要一种具体的数据模型来表示各 个节点产生的数据，这样才能有效地组织和管 理数据。
（6）处理查询所采用的方式不同
传感器网络数据管理系统主要处理两种类型的查询： 连续查询和近似查询。传统的分布式数据库系统不具备处 理这两种查询的能力。
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
传感器网络数据管理系统按照一定的体系结构 构建，并且不同的体系结构和层次结构四种。
WSN
数据库
基站
网关
3.1.1传感网数据管理系统的体系结构
（2）半分布式结构
在半分布式结构中，原始的感知数据存放在普通节点 上，在簇头节点上处理簇内节点的数据融合和数据摘要， 在根节点上形成一个对网内数据的整体视图。执行查询时 ，利用根节点的全局数据摘要决定查询在哪些簇上执行， 簇头节点接收到根节点传来的查询任务后根据簇内数据视 图决定融合哪些节点上的数据，这种存储和查询方案称为 推拉结合式存取方案。