无线传感器网络第一章(1)
无线传感器网络技术在智能电网中的应用
无线传感器网络技术在智能电网中的应用第一章简介无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布式的、微型的、可配置的无线传感器节点构成的网络。
在WSN中，每个节点都具有一定的感知能力、通讯能力和计算能力。
同时，这些节点还能够自组织，形成一个全局的网络结构。
WSN在国防、环境监测、智能建筑等领域中有着广泛的应用，而在智能电网中的应用也越来越受到关注。
第二章智能电网的概念及其特点智能电网是一种在电力生产、输电、配电和终端使用等环节中应用新技术、新设备、新管理方法，以提高电网运行效率、安全性、可靠性和灵活性为目的的高级电力供应系统。
具体来说，智能电网的特点包括：（1）单向供电转向双向供电；（2）包括分布式发电、储能和用电等多个方面；（3）细粒度调度，以达到最佳的能源利用效率；（4）网络化架构，使各个设备之间能够实现信息共享。
第三章无线传感器网络技术在智能电网中的应用3.1 监测和控制在智能电网中，将大量无线传感器节点部署在电力生产、输电、配电环节中，可以实时地对电力设备的状态进行监测，并采用自动控制方法，对设备进行故障诊断、预警和控制，从而提高电网运行的安全性和可靠性。
例如，在太阳能光伏电站和风力发电场中，可以通过WSN实现对发电效率、电量以及组件状态等方面的监测和控制。
3.2 能源管理WSN在智能电网中还可以用于能源管理。
通过部署大量的无线传感器节点，对能源消耗情况、能源生产情况以及能源分配情况进行实时监测和控制，从而实现对电力资源的高效利用。
此外，WSN还可以用于能源优化调度，在电力供需不平衡的情况下，通过对能源消耗和生产情况进行精细调度，保证电力供应的稳定性和可靠性。
3.3 市场化交易智能电网的发展不仅仅是一种技术革新，还伴随着能源市场的变革。
WSN在智能电网中的应用可以促进能源市场的有效运行。
通过WSN的实时监测和控制，能够更加准确地了解能源消费和生产情况，以便进行市场化交易，并从中获得更多的经济效益。
无线传感器网络PPT课件
信号的传输要靠信道，因此信道也就成为了一种宝贵的资源。 怎样合理有效的分配信道，就是数据链路层中的MAC子层要解 决的问题了
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网络层（路由）
• 网络层（路由）
两个基本功能：确定最佳路径和通过网络传输信息 1 泛洪式路由 2 SPIN（SPIN是一组基于协商并且具有能量自适应功能的协 议） 3 LEACH（LEACH是一种分层网络协议，它以循环的方式随机选择簇首节
三、无线传感器网络关键技 术
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3.1 无线传感器网络MAC协议
• 所谓的MAC协议，就是通过一组规则和过程来更有效、有序和公平地使用共享介质。它实现两大基本功能 目标：在密集散布的传感器现场能够有助于建立起一个基本网络基础设施所需的数据通信链路；协调共享 介质的访问
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管理平台
• 管理平台对整个网络进行检测、管理，它通常为运行有网络管理软件的PC机或者手持终端设备
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4、2无线传感器网络硬件平台
• 目前传感器节点种类繁多，很多科研机构都开放自己的硬件平台，但是这些硬件平台之间主要区别在于所 采用的处理器、无线通信方式、传感器配置不同。下面具体介绍几家公司的硬件平台。
•
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图1 无线传感器网络体系结构图
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无线传感器通信协议系统结构
• 物理层技术 为数据流传输所需的物理连接的建立、维护和释放提供的机械的、电气的、功能和规程性的模块就叫做
物理层 在物理层面上，无线传感器网络遵从的主要是标准（Zigbee）
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数据链路层（MAC层协议）
• Intel 公司的intel mote2 • Chipcon 公司的cc2420ZDK • Ember公司的em250 Development kit • Freescale公司的 mc13191 • 中科院的minigains系列
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。
第一章无线传感器网络概述知识点整理（一）
第⼀章⽆线传感器⽹络概述知识点整理（⼀）第⼀章⽆线传感⽹络概述1.1 ⽆限传感器⽹络的基本感念⽆线传感器⽹络 Wireless Sdnsor Network定义：⼤量静⽌或移动的传感器节点以⾃组织和多跳的⽅式构成的⽆线⽹络。
⽬的：协作探测、处理和传输⽹络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给⽤户。
传感器⽹络功能：实现数据采集、处理和传输基本要素：传感器、感知对象和⽤户Ad Hoc ⽹络：定义：是⼀种多跳的、⽆中⼼的、⾃组织⽆线⽹络，⼜称为多跳⽹，⽆基础设施⽹或⾃组织⽹。
1.2 ⽆线传感器⽹络的特征1.2.1与现有⽆线⽹络的区别（其他⽹络）（1）集成了监测、控制以及⽆线通信的⽹络系统（2）节点数⽬庞⼤（3）节点分布密集（4）节点容易出现故障（5）⽹络拓扑结构易发⽣变化（6）传感器节点具有的能量、处理能⼒、存储能⼒和通信能⼒等都⼗分有限（7）传统⽆线⽹络的⾸要设计⽬标是提供⾼服务质量和⾼效带宽利⽤，其次才考虑节约能源，⽽传感器⽹络的⾸要设计⽬标是能源的⾼效使⽤1.2.2与现场总线的区别（1）现场总线是应⽤在⽣产现场和微机化测量控制设备之间、实现双向串⾏多节点数字通信的系统（2）开放式、数字化、多点通信的底层控制⽹络（3）现场总线作为⼀种⽹络形式，专门为实现在严格的实时约束条件下⼯作⽽特别设计的（4）由于现场总线通过报告传感数据从⽽控制物理环境，与传感器⽹络⾮常相似（5）⽆线传感器⽹络关注的不是数⼗毫秒范围内的实时性，⽽是具体的业务应⽤，这些应⽤能够容许较长时间的延迟和抖动（6）传感器⽹络⾃适应协议在现场总线中并不需要，如多跳、⾃组织的特点，⽽且现场总线及其协议也不考虑节约能源问题较为流⾏的现场总线：（1）CAN（控制局域⽹络）（2）Lonworks（局部操作⽹络）（3）Profibus（过程现场总线）（4）HART（可寻址远程传感器数据通信）（5）FF（基⾦会现场总线）1.2.3传感器节点的限制1.电源能量限制（1）传感器节点体积微⼩（2）通常携带能量⼗分有限的电池（3）传感器节点消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和⽆线通信模块（4）传感器节点的绝⼤部分能量消耗在⽆线通信模块⽆线通信模块存在发送、接收、空闲和睡眠4种状态空闲时监听⽆线信道的使⽤情况，检查是否有数据发送给⾃⼰睡眠时关闭通信模块在发送状态的能量消耗最⼤，接收和空闲时消耗接近，睡眠消耗最少。
无线传感器网络技术及其应用第一章 无线传感器网络概述
第一章
1.1 无线传感器网络的基本概念 1.2 无线传感器网络的体系结构 1.3 无线传感器网络的基本特点
1.4 无线传感器网络的发展现状与趋势 1.5 无线传感器网络面临的挑战 1.6 无线传感器网络的应用领域
1.2 无线传感器网络的体系结构
簇头节点 监控接入
簇头节点
无线或有线 网络
监控终端
1.5
无线传感器网络面临的挑战
由于单个传感器节点的能力有限，往往不能单独完成对 目标的测量、跟踪和识别工作，而需要多个传感器节点采用 一定的算法通过交换信息，对所获得的数据进行加工、汇总 和过滤，并以事件的形式得到最终结果。数据的协作传递过 程中涉及网络协议的设计和节点பைடு நூலகம்能量消耗问题，也是目前 研究热点之一。
1.5
无线传感器网络面临的挑战
无线传感器网络系统具有严格的资源限制，需要设计低开销 的通信协议，同时也会带来严重的安全问题。由于传感器节点有 些会设置在屋内，也有许多会设置在户外，会在各种环境下部署 节点，所以节点必须具备良好的抗干扰能力，现场环境可能极寒 冷、极炎热、极干或极湿等恶劣条件，这些都不能对节点的感知 产生影响，也不能对节点内的电路运作产生影响，同时也不能对 节点间的信息传递产生影响。关于这些就相当考验节点的设计， 不仅要考虑节点的外壳设计，还要考虑内部电路的设计。因此， 如何使用较少的能量完成数据加密、身份认证、入侵检测及在破 坏或受干扰的情况下可靠地完成任务，也是无线传感器网络研究 与设计面临的一个重要挑战。
1.4 无线传感器网络的发展现状与趋势 1.5 无线传感器网络面临的挑战 1.6 无线传感器网络的应用领域
1.5
无线传感器网络面临的挑战
1
1.5
无线传感器网络面临的挑战
无线传感器网络在环境监测与控制中的应用研究
无线传感器网络在环境监测与控制中的应用研究第一章：引言无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成的自组织网络，具有广泛的应用领域。
在环境监测与控制中，无线传感器网络具有很高的实用价值和应用前景。
本文将深入探讨无线传感器网络在环境监测与控制领域的应用研究。
第二章：无线传感器网络概述2.1 无线传感器网络的基本概念2.2 无线传感器节点的组成和功能2.3 无线传感器网络的组网方式和通信协议第三章：环境监测与控制的需求和挑战3.1 环境监测与控制的背景和重要性3.2 环境监测与控制的技术需求和挑战3.3 无线传感器网络在环境监测与控制中的优势第四章：无线传感器网络在环境监测中的应用4.1 大气环境监测4.1.2 气象监测4.1.3 气候变化监测4.2 水环境监测4.2.1 水质监测4.2.2 水量监测4.2.3 水资源管理4.3 土壤环境监测4.3.1 土壤污染监测4.3.2 农田监测与管理4.3.3 林业资源管理4.4 生态环境监测4.4.1 生物多样性监测4.4.2 自然保护区监测4.4.3 灾害监测与预警第五章：无线传感器网络在环境控制中的应用5.1 智能能源管理5.1.2 能源利用优化5.1.3 能源系统调度5.2 智能交通控制5.2.1 交通流量监测5.2.2 路况监测与优化5.2.3 交通信号控制5.3 环境污染治理5.3.1 垃圾处理与回收5.3.2 污水处理与监测5.3.3 声、光、电污染控制第六章：无线传感器网络在环境监测与控制中的关键技术6.1 传感器节点设计与优化6.2 网络拓扑设计与构建6.3 节点定位与跟踪技术6.4 信号处理与数据融合算法6.5 安全与隐私保护技术第七章：研究现状与展望7.1 国内外研究现状回顾7.2 未来发展趋势与挑战7.3 技术创新与应用前景展望结论无线传感器网络在环境监测与控制中具有广泛的应用前景，能够实现对环境的全面监测和控制，为环境保护和资源管理提供了有效的技术手段。
无线传感器网络在智能制造中的应用
无线传感器网络在智能制造中的应用第一章绪论随着信息技术的快速发展，无线传感器网络成为了现代信息技术领域的重要组成部分。
传感器网络可以将分散的传感器设备连接起来，将海量的信息采集和处理起来，广泛应用于智能制造等领域中，为制造业提供了更为智能化和高效化的解决方案。
本文将探讨无线传感器网络在智能制造中的应用，旨在帮助读者更好地理解和应用无线传感器网络。
第二章无线传感器网络技术概述无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量节点组成的、具有自组织、自适应、自愈合、自组织的无线传感网络，通常是由传感器节点、传感器网络管理器和数据处理中心组成的。
传感器节点通常由传感器、微控制器、无线通信模块和电池组成，通过自组织网络建立通信链路，协同完成环境监测、数据采集、信息传输和数据处理等任务。
WSN可以应用于环境监测、智能交通、安保监控、医疗卫生等多个领域。
第三章无线传感器网络在智能制造中的应用3.1 智能制造中的传感器网络应用在现代制造过程中，传感器节点可以实时地采集制造过程中的温度、压力、电流、电压等数据信息，将这些信息传送到信息处理中心，信息处理中心通过数据分析，可以及时发现和处理制造过程中的问题，有效的提高了生产效率和质量。
传感器节点可以广泛应用于机器人制造、流水线制造、自动化程度较高的制造等领域。
3.2 无线传感器网络在智能制造中的优势（1）实时性强：无线传感器网络可以实时地采集和传输制造过程中的各类数据信息，为制造过程的实时监测和调整提供了支持。
（2）高精度和高灵敏度：传感器节点可以非常敏锐地监测到机器运行状态和物料制造的状况，并及时反馈给数据处理中心，以便进行相关的调整。
（3）低成本和低能耗：传感器节点的制造成本低，而且其使用的电池寿命相对较长，甚至可以半永久使用，其低成本和低能耗使其可以广泛应用于制造业。
（4）智能化程度高：传感器网络可以自主组网，可以动态配置网络拓扑结构，使得其在制造过程中可以随时监测并处理相关数据。
无线传感器网络的理论及应用
传感器节点的结构
传感器节点的结构
传感器节点由传感单元、处理单元、 传感器节点由传感单元、处理单元、无线收发单元和电源 单元等几部分组成。 单元等几部分组成。 传感单元用于感知、获取监测区域内的信息， 传感单元用于感知、获取监测区域内的信息，并将其转换 为数字信号。 为数字信号。 处理单元负责控制和协调节点各部分工作， 处理单元负责控制和协调节点各部分工作，存储和处理自 身采集的数据以及其他节点发来的数据。 身采集的数据以及其他节点发来的数据。 无线收发单元负责与其他传感器节点进行通信， 无线收发单元负责与其他传感器节点进行通信，交换控制 信息和收发采集数据。 信息和收发采集数据。 电源单元能够为传感器节点提供正常工作所必须的能源。 电源单元能够为传感器节点提供正常工作所必须的能源。 此外，传感器节点还可以包括其他辅助单元，如移动系统、 此外，传感器节点还可以包括其他辅助单元，如移动系统、 定位系统和自供电系统等。 定位系统和自供电系统等。
以数据为中心
在无线传感器网络中， 在无线传感器网络中，人们通常只关心某 个区域内某个观测指标的数值， 个区域内某个观测指标的数值，而不会去 具体关心单个节点的观测数据。 具体关心单个节点的观测数据。 用户使用传感器网络查询事件时， 用户使用传感器网络查询事件时，直接将 所关心的事件通告给网络， 所关心的事件通告给网络，而不是通告给 某个确定编号的节点。 某个确定编号的节点。网络在获得指定事 件的信息后汇报给用户。 件的信息后汇报给用户。
分布式 自组织
无线传感器网络与 无线自组网络的共 同特点： 同特点：
拓扑变化 多跳路由 安全性差
分布式
网络没有严格的控制中心， 网络没有严格的控制中心，所有节点地位 平等， 平等，节点之间通过分布式的算法来协调 彼此行为，是一个对等网络。 彼此行为，是一个对等网络。 节点可以随时加入或离开网络，任何节点 节点可以随时加入或离开网络， 的故障不会影响整个网络的运行， 的故障不会影响整个网络的运行，具有很 强的抗毁性。 强的抗毁性。
无线传感器网络期末复习考点总结
第一章概述1.无线传感器的概念：一种由大量的微型传感器节点组成的面向任务的无线自组织网络系统。
2.与传统的无线自组织网络（特征）类似：自组织性、分布式控制、拓扑动态性；区别：网络规模大、节点能力受限、节点可靠性差、以数据为中心、多对一传输模式、冗余度高、面向任务。
3.开发用的硬件平台——嵌入式个人计算机：PDA；专用传感器节点：Berkeley Motes （广泛）、UCLA Medusa、MIT uAMP；片上系统节点：Smart Dust、BWRC PicoNode4.软件平台：TinyOS（最早）、nesC、TinyGALS、Mote等5.设计目标：体积小、成本低、功耗低、自组织、可扩展、自适应、可靠、安全、（带宽）资源利用率高、服务质量高。
第二章体系结构1.节点组成（4）：感知、处理、通信、电池模块2.汇聚节点的作用：（1）向传感器节点发送查询消息或命令（2）作为联接外部网络的网关3.多跳网络分为——平面结构：所有传感器节点地位相同、互为中继；分层结构：按簇组织，簇成员将数据发给簇头，簇头发给汇聚节点；好处：（1）降低通信能耗（2）平衡节点间的负载，并提高可拓展性（3）在簇头进行数据融合，减少数据发送量，提高能亮效率4.协议栈——应用层：负责提供各种无线传感器网络应用，包括查询发送、节点定位、时间同步、网络安全；传输层：负责节点间端到端的可靠、透明传输，包括拥塞控制和差错控制；网络层：为传感器节点向汇聚节点发数据提供路由；数据链路层：数据量的复用、数据帧的创建与检测、媒体接入、差错校验，提供点到点或多点的可靠传输，其中主要的是媒体访问控制（MAC）和差错控制（前向纠错FEC、自动重传请求ARQ）；物理层：将数据链路层形成的数据流转换成适合在传输媒体上传送的信号，并进行收发。
5.设计准则：可扩展、可互通、抗毁、可靠、安全、能量高效性。
第三章 MAC协议（数据链路层）1.作用：决定局部范围内无线信道的使用方式，用来在传感器节点之间分配信道频谱资源，建立数据传输所需的基础通信链路2.特点：尽量节省节点能量、可扩展性、公平性（均衡节点能量消耗）、传输效率高。
无线传感器网络概论第1章 绪论
1.1 物联网与无线传感器网络 1.1.2 无线传感器网络
1. 定义
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。
1.3 无线传感器网络关键技术分析 1.3.1 基础服务
5. 定位技术
无线传感器网络在信息获取和处理技术方面的突破， 使其在目标跟踪、入侵监测及一些定位相关领域的应用 前景广阔。然而无论是在军事侦察或地理环境监测，还 是交通路况监测或医疗卫生中对病人的跟踪等应用场合， 很多获取的监测信息需要与位置信息相对应，因此，获 取传感器节点的位置信息是无线传感器网络领域大多数 应用的基础。
简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。
2. 应用领域
物联网最为明显的特征就是将物与物连接起来，在 不需要人的干预下，就可以自动对信息进行采集与处理， 具有较高的效率，降低了由于人为因素造成的不稳定性。 因此，物联网在各个行业中的应用潜力非常巨大，应用 领域也非常广泛，如智能家居、智能医疗、智能城市、 智能环保、智能交通、智能司法等等。
1.2 物联网与无线传感器网络 1.2.1 无线传感器网络的结构
3. 节点拓扑结构
无线传感器网络主要特点之一就是不需要底层的基 础设施。当在监测区域内部署传感器节点后，传感器节 点将自行组织并构成网络。
其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。
1.2 物联网与无线传感器网络 1.2.1 无线传感器网络的结构
1.3 无线传感器网络关键技术分析 1.3.1 基础服务
3. 数据融合技术
《无线通信原理及应用》课后习题
《无线通信原理及应用》课后习题第1章无线传感器网络概述1、无线传感器网络的定义？2、传感器节点结构及其各部分功能？3、无线自主网的定义？4、传感网与无线自主网的主要区别？5、传感器网络的特点？6、传感器网络的应用主要包括那些方面？7、传感器网络的关键技术包括那些？第2章路由协议1、传统路由协议主要功能？2、无线传感器网络路由协议与传统路由协议有什么不同点？3、无线传感器网络的路由协议的特点？4、传感器网络路由机制的要求有哪些？5、根据传感器网络的不同应用敏感度不同，可将传感器网络的路由协议分为：6、能量路由策略主要有哪几种？7、能量多路径路由的基本思想？8、能量多路径路由的基本过程？9、定向扩散路由的基本思想？10、定向扩散路由机制的基本过程？11、谣传路由的基本思想？12、GEAR路由的基本过程？13、传感器网络有三种存储监测数据的主要方式？14、GEM路由的基本思想？15、虚拟极坐标建立过程的步骤？16、边界定位的地理路由的基本思想？17、一个信标节点确定边界节点的过程？18、目前，研究人员提出的可靠路由协议主要从两个方面考虑？19、基于不想交路径的多路径路由机制的基本思想？20、ReInForM路由的基本过程？21、SPEED协议的基本过程？22、SPEED协议主要由几部分组成？第3章MAC协议1、在设计无线传感器网络的MAC协议时，需要着重考虑哪几个方面？2、在无线传感器网络中，人们经过大量实验和理论分析，总结出可能造成网络能量浪费的主要原因包括哪几方面？3、传感器网络的MAC协议分哪三类？4、基于竞争的MAC协议的基本思想？5、IEEE 802.11MAC协议有哪两种访问控制方式？6、S-MAC协议工作机制？7、流量自适应侦听机制的基本思想？8、Sift协议的设计目的？9、Sift协议的核心思想？10、Sift协议的工作原理？第4章拓扑控制1、网络的拓扑结构控制与优化有着十分重要的意义，主要表现在以下几个方面？2、传感器网络中的拓扑控制按照研究方向可以分为哪两类？3、拓扑结构的常见算法有哪些？4、基于节点度算法的核心思想？5、基于邻近图的算法的作用？6、什么是LEACH算法？7、LEACH算法的实现过程？8、GAF算法的基本思想是什么？9、GAF算法的执行过程10、TopDisc算法的基本思想是什么？11、STEM-B (STEM-BEACON)算法的基本思想是什么？12、ASCENT算法执行分哪几个阶段？第5章IEEE 802.15.4标准1、IEEE 802. 15. 4标准的实现目标？2、IEEE 802. 15. 4标准定义的LR-WPAN网络具有哪些特点？3、IEEE 802. 15. 4网络根据应用的需要可以哪些网络结构。
无线传感器网络WSN(1)
传感器发展历程
第一阶段:最早可以追溯至越战时期使用的传统的 传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志 明小道”进行了一场血腥较量，“胡志明小道” 是胡志明部队向南方游击队输送物资的秘密通道， 美军对其进行了狂轰滥炸，但效果不大。后来， 美军投放了2万多个“热带树”传感器。“热带树” 实际上是由震动和声响传感器组成的系统，它由 飞机投放，落地后插入泥土中，只露出伪装成树 枝的无线电天线，因而被称为“热带树”。只要 对方车队经过，传感器探测出目标产生的震动和 声响信息，自动发送到指挥中心，美机立即展开 追杀，总共炸毁或炸坏4.6万辆卡车。
3、数据新鲜性 数据新鲜性问题是强调每次接收的数据都是发送 方最新发送的数据，以此杜绝接收重复的信息。 保证数据新鲜性的主要目的是防止重放(Replay) 攻击。 4、可用性 可用性要求传感器网络能够随时按预先设定的工 作方式向系统的合法用户提供信息访问服务，但 攻击者可以通过伪造和信号干扰等方式使传感器 网络处于部分或全部瘫痪状态，破坏系统的可用 性，如拒绝服务(Denial of Service, DoS)攻击。
5.鲁棒性 无线传感器网络具有很强的动态性和不确定性， 包括网络拓扑的变化、节点的消失或加入、面临 各种威胁等。 6.访问控制 访问控制要求能够对访问无线传感器网络的用户 身份进行确认，确保其合法性。
二、无线传感器网络的定义
无线传感器网络（Wireless Sensor Network）， 简称“WSN”,是一种新兴的科学网络技术。它是 由大量的具有特定功能的传感器节点通过自组织 的无线通信方式，相互传递信息，协同地完成特 定功能的智能专用网络!它综合了微机电系统、传 感器技术、嵌入式计算机技术、现代网络及无线 通信技术、分布式处理技术等，能够通过各类集 成化的微型传感器协作地实时监测感知和采集各 种环境或检测对象的信息。这些信息通过无线方 式被发送出去，并以自组织多跳的网络传送到用 户终端。从而实现物理世界、计算机世界和人类 社会三元世界的连通！
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综观计算机网络技术的发展史，应用需求始终是推 动和左右全球网络技术进步的动力与源泉。
第一章 绪 论
一 什么是无线传感器网络 二 传感器网络的发展历史 三 传感器网络的应用情况 四 传感器网络的关键技术
❖ 教学目的：掌握传感器网络的基本情况
美军未来战斗系统的战场警戒示意图
传感器节点
通行车辆
枪声定位反恐系统
美国F-22猛禽战斗机
F-22猛禽战斗机
机外传感器网络
美军“沙地直线”项目
无线链路
目标探测、 分类和跟踪
传传感感器器节节点点
长（英尺）
宽（英尺）
节点封装示例（一）
特点： 表面光滑 可以滚动 自动调整姿态位置 万向节固定架设计
至二 90 十 年世 代纪 之 80 间年
代
第二阶段
1999年商业周刊将传感器网 络列为二十一世纪最具影响的 21项技术之一 。
感知能力＋计算能力＋通信能力
第三阶段
21
2001 911事件
世
纪
橡树岭实验室提出“网络就是传
开
2002 感器”。
始 至 今
2003
美国《技术评论》杂志评出深远 影响人类未来生活的十大新兴技 术，传感器网络列为第一 。
密封形 封装罩
节点封装示例（二）
特点： 底基重量大 自正位 “悬垂摆”式电路板 飞机抛撒锥形罩
“狼群”地面传感器网络
美军共计完成23项传感器网络项 目 网络工程专业
四、传感器网络的关键技术
通信能力有限
节点通信覆盖范围只有几十到几百米
关键之一
如何在有限的通信能力条件下, 完成探测数据 的传输？ 无线通信技术是第一项关键技术！
❖ 学时：2学时 ❖ 本章重点：基本概念、应用情况
一、什么是无线传感器网络
有基础设施网
无
线
网
移动Ad hoc网络
络 无基础设施网
无线传感器网络
“无线传感器网络”术语的标准定 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。
电源能量有限
通常电池供电，工作环境恶劣，一次部署 终生使用，更换电池困难
关键之二
如何节省电源、最大化网络的使用寿命？ 低功耗设计问题是第二项关键技术！
计算能力有限
节点体积小，处理器和存储器性能有限，不 允许进行复杂算法的运算
关键之三
嵌入式操作系统设计是第三项关键技术！
自组织的动态网络
传感器网络没有基站 节点失效、新节点加入，导致网络拓 扑结构的动态性，需要自动愈合
注：*为实验课时，总学时数为40。
本章小结
本章主要介绍传感器网络的概念、发 展历史、应用情况和关键技术。
习题：
[1] 什么是无线传感器网络？ [2] 传感器节点的组成及其功能是什么？ [3] 列举几种常用的战场传感器。
二、传感器网络的发展历史
的 70 最
传 统 的 传 感 器 系 统 。
年 代 越 战 时 期 使 用
早 可 以 追 溯 二 十 世 纪
第一阶段
胡胡志志明明小小道道
热带树
轰炸机
传统感知方法的特征
信号分析
有线/无线连接
Object
Sensors
•传感器仅产生探测数据流 • 传感器无计算能力 • 传感器之间不能相互通信
我国发布《国家中长期科学与技
2006 术发展规划纲要》。
计算设备的演化历史
巨型机
小型机
工作站
PC PDA WSN 节点等
生物芯片
三、传感器网络的应用情况
（一）民事应用
大鸭岛海燕监测
海燕 大鸭岛
鸟巢 无人干扰监测
桥 健 环海 梁 康 境洋 监 测
道电 高 葡力 尔路萄高 夫交压 球园线 场通
关键之四
多跳自组织的网络路由是第四项关键技术！
传感器网络是以数据为中心的网络
用户感兴趣的是数据而不是网络和传感器 硬件
关键之五
如何建立以数据为中心的传感器网络？ 传感器网络的第五项关键技术是数据融合方法！
网络攻击无处不在
传感器节点的物理操纵 传感信息的窃听 拒绝服务攻击 私有信息的泄露 ……
关键之六
现代信息技术 传感器技术 计算机技术 通信技术
信息系统 感官 大脑 神经
无线传感器网络
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
应 移用 能 动优 量 管化 分理 配
传感器节点实物示例
传感器网络的常用逻辑结构图
传感器1 传感器2
无线链路
无线接口 模块
…
传感器N
监控主机
无线传感器网络工作 原理的动画演示
安全性是传感网络设计的重要问题。如何保护 机密数据和防御网络攻击是第六项关键技术！
本课章节与课时安排
章节
内容
学时
1
绪论
2
2
常用微型传感器
4
3
传感器网络的通信技术
6
4
传感器网络的支撑技术
6
5
传感器网络的应用开发基础
6
6
传感器网络协议的技术标准
4
7
传感器网络技术的应用
4
8
无线传感器网络设计与实验
2+6*
高智速物列能公流车停路系铁车系统轨场统
韩北 国京 济大 州兴 岛区 智菊 能花 渔基 场地
克尔斯博公司
沈阳玫瑰园 浙江温州的奶牛牧场
讨论题
请大家思考和组织课堂讨论： 传感器网络还可以有哪些用途？
地日二 震汶零
川零 地八 区年 发五 生月 强十 烈二
（二）军事应用
联合国维和部队 伊拉克
微型感应传感器网络 核武器和生化武器