0803 陈海明无线传感器网络模拟器的技术与发展GW编校JFS校样返回稿二校校样
无线传感器网络模拟器比较分析
无线传感器网络模拟器比较分析
张幕
【期刊名称】《网络新媒体技术》
【年(卷),期】2008(029)002
【摘要】针对可用于无线传感器网络的模拟器NS-2和OMNET++进行了分析对比,并给出了选择建议.文中定义了评价模拟器的6个指标参数,依次给出了在模拟传感器网络时这两个模拟器的功能和性能.通过对比这6个参数,认为OMNET++更加适合用来模拟无线传感器网络.
【总页数】4页(P55-58)
【作者】张幕
【作者单位】唐山市第一职业中专,唐山,063000
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.无线传感器网络中几种无线通信技术的比较分析 [J], 刘毅
2.无线传感器网络标准之争——ZigBee与Z-Wave比较分析 [J], 龙起莲
3.无线传感器网络节点定位算法比较分析 [J], 苏坡;李铖;马瑞涛
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5.无线传感器网络节点定位算法比较分析 [J], 苏坡;李铖;马瑞涛;
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KC04070202-m03无线传感器网络的关键技术课程教案
3. 具备问题分析与数据处理的能力。
【素质目标】
1.具备善于观察、学习和思考、系统分析解决问题的能力、成员间的沟通、协调能力。
2.具备与工作伙伴的沟通交流能力，具备团队工作、协调能力。
教学重点
教学难点
【教学重点】
1. 掌握无线传感器网络关键技术及含义。
2. 掌握无线传感器网络的物理层关键技术。
八．无线传感器网络时间同步技术
在无线传感器网络的应用中，传感器节点采集的数据如果没有空间和时间信息是没有任何意义的。准确的时间同步是实现传感器网络自身协议的运行、定位、多传感器数据融合、移动目标的跟踪、基于TDMA的MAC协议及基于睡眠/侦听模式的节能机制等技术的基础。
目前，无线传感器网络时间同步的研究主要集中在两个方面：一是采用统计学分析的方法，提高时间同步精度；而是采用不同的时间消息交换的方法，达到降低能力消耗的目的。
一．物理层关键技术
物理层需要承担为数据终端提供数据传输通路、传输数据和管理工作的职责。
需要解决的问题有：在降低硬件成本方面需要研究集成化、全数字化、通用化的电路设计方法；在节能方面需要设计具有高数据率、低符号率的编码、调制算法。
二．信道接入技术
（1）能源有消性
（2）可扩展性
（3）性能的综合测评
（4）分布式算法
教学方法设计和注意事项
教学方法综合使用任务驱动法、小组讨论法、演示法、启发引导法、讲授法等方法。
五．无线传感器网络覆盖技术
（1）使待检测区域中的每一点都至少在一个传感器节点的覆盖范围内。
（2）在保证覆盖要求的基础上，减少网络节点的能量消耗，延长网络寿命。
六．无线传感器网络的数据融合技术
基于ieee802.15.4的无线传感器网络的研究(定稿)
摘要在当今信息技术飞速发展的时代，无线通信技术的进步推动了低功耗多功能传感器的快速发展，能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。
无线传感器网络（WSN）就是由在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个以数据为中心，多跳的自组织网络系统。
低成本、低功耗、应用简单的IEEE802.15.4标准的诞生为无线传感器网络及大量基于微控制应用提供了互联互通的国际标准，也为这些应用及相关产业的发展提供了有力的契机。
IEEE802.15.4是一种针对低速无线个人区域网络（LR-WPAN）制定的标准，该标准经济、高效、低速率传输、工作在2.4 GHz ISM频段，用于个人区域网和对等网状网络。
基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络以其突出的特点和应用前景，将成为今后无线传感器网络发展的一大方向。
本文介绍了IEEE802.15.4标准的特点、构件及体系结构、发展前景，着重描述了基于IEEE802.15.4的无线传感器网络。
本文还针对IEEE802.15.4标准及其相关应用做了分析，重点研究了应用IEEE802.15.4无线传感器网络进行无线通信时影响其稳定性的各种可能因素。
通过Siliabs Laboratories公司2.4GHz 802.15.4开发硬件平台组建无线传感器网络，使网络节点间相互通信，采集终端节点的信号强度，进行分析，得出结论。
并提出了各因素影响的解决方法以及其实现的可行性,对无线通信系统的实现进行了较完整的分析。
关键字：无线传感器网络(WSN)；IEEE 802.15.4；RSSI；无线信号强度AbstractWith the today's rapid development of information technology, the magic improvement of wireless communications technology promotes the low-power multifunctional sensor rapid developing, and make it integrate information collecting, data processing , wireless communications and many other functions.Wireless sensor networks (WSN) is a kind of multi-hop and self-organization network system which taking the data as center. It consists of a large number of micro-sensor nodes for wireless communication in the monitor regions. The appearance of IEEE802.15.4 protocol which is low cost, low power consumption and simple application offers the international standard for wireless sensor network and application based on micro-control. At the same time it offers the chance for the applications and the development of related industries. Low Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPAN) defined by IEEE802.15.4 is economic, efficient, low-rate transmission, and working in the 2.4 GHz ISM band. It uses in the personal area network and peer-to-peer mesh network. Based on IEEE802.15.4 WSN with outstanding characteristics and prospects will become a developing direction of WSN in the future.First of all, in this thesis it introduces the IEEE802.15.4 protocol , about its features, system architecture, the present situation and developing prospects and focused on the description of IEEE802.15.4 WSN. This paper also analyzed IEEE802.15.4 standard and its related application. And it emphasis various possible factors which affect the stability of IEEE802.15.4 WSN for wireless communications, receiveing the data by experiments communication. Further more, the paper proposes the corresponding solutions and the feasibility of its realization, make a more complete analysis for the realization of wireless communication system.Key words : Wireless sensor network; IEEE802.15.4; RSSI; wireless signal strength目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................................... I I 第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2.2IEEE802.15.4标准的应用................................. 错误！未定义书签。
无线传感网络技术实验报告
无线传感网络技术实验报告个人文档:欢迎来到我的豆丁文档，请在阅读后给予评价～谢谢～======================================================================== ====================个人文档:欢迎来到我的豆丁文档，请在阅读后给予评价～谢谢～======================================================================== ====================无线传感网络技术实验报告学院 : 物理与机电工程学院专业 : 电子科学与技术班级 : 2013级2班学号 :姓名 :指导老师 :感谢你来到我的生命中,带来了美丽、快乐,感谢你给了我永远珍视的记忆。
==================================================================== ===欢迎下次再来学习个人文档:欢迎来到我的豆丁文档，请在阅读后给予评价～谢谢～======================================================================== ====================个人文档:欢迎来到我的豆丁文档，请在阅读后给予评价～谢谢～======================================================================== ====================一、 ADC的采样实验实验的目的:通过本次实验了解到了CC2530 ADC的相关寄存器的详细配置;通过本次实验了解到了CC2530的ADC单次采集功能的运用。
实验的内容:1. 根据相关的实验配置ADC寄存器;2. 为了实现可调电阻的电压采集。
实验设备:硬件部分:ZIGBEE调试底板一个 ZIGBEE的仿真器一个;ZIGBEE模块板一个电源一个软件部分:IAR751的安装包仿真器驱动程序实验的原理:0端口的引脚的信号作为ADC的输入，本次实验的ADC 有三种种类的控制寄存器，他们分别为:ADCCON1, ADCCON2 和ADCCON3，这些寄存器用于配置ADC，通过这个来并报告试验结果。
无线传感器论文
无线传感器应用与发展关键词：无线传感器网络；组成；应用；发展科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。
而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。
传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。
具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络（WSN,wirelesssensornetworks）综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。
由于WSN的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广泛关注，被广泛地应用于军事，工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。
无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域，是当前计算机网络研究的热点。
一、发展概述早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。
随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。
而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。
无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。
发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展，波士顿大学（BostonUniversity）还于最近创办了传感器网络协会（SensorNetworkConsortium），期望能促进传感器联网技术开发。
无线传感器网络技术与应用 第2版课件完整版
◼ Wi-Fi ◼ Blue Tooth ◼ WiMAX ◼ WCDMA
15
◼ 三、数据链路层
◼ MAC层位于物理层之上，负责把物理层的“0”、“1” 比特流组建成帧，并通过帧尾部的错误校验信息进行错 误校验；提供对共享介质的访问方法，包括以太网的带 冲 突 检 测 的 载 波 侦 听 多 路 访 问 （ CSMA/CD ） 、 令 牌 环 （Token Ring）、光纤分布式数据接口（FDDI）等
◼ 基于冗余节点判断的覆盖算法 ◼ 基于不交叉优势集的覆盖算法 ◼ 基于多重k-覆盖算法 ◼ 基于采样点覆盖算法
53
◼ 未来的研究方向
• 1）保证能量有效性，从而最大化网络生存时间
仍是覆盖问题研究的一个重点，而且它也是评估 覆盖机制的一个重要指标
44
◼ 目标跟踪的关键技术
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◼ 未来的研究方向
• 考虑更实际的探测模型 • 考虑对网络进行分层 • 考虑组成混合型网络 • 考虑移动节点自身的能耗 • 考虑对多目标进行跟踪
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◼ 五、拓扑控制
◼ 在保证一定的网络连通质量和覆盖质量的前提下， 一般以延长网络的生命期为主要目标，通过功率控 制和骨干网节点选择，剔除节点之间不必要的通信 链路，兼顾通信干扰、网络延迟、负载均衡、简单 性、可靠性、可扩展性等其他性能，形成一个数据 转发的优化网络拓扑结构
◼ TPSN，无线传感器网络时间同步协议
33
◼ FTSP，泛洪时间同步协议
协议 RBS TPSN FTSP
表3-1 定性分析三种经典同步协议
精确性 能量有效性 总体复杂性 扩展性
高
Байду номын сангаас
高
高
好
无线传感器应用实训报告
一、实训背景随着科技的飞速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）作为一种新兴的信息获取和处理技术，在各个领域得到了广泛应用。
为了更好地掌握无线传感器网络的基本原理和应用，我们进行了为期两周的实训。
二、实训目的1. 理解无线传感器网络的基本原理和组成；2. 掌握无线传感器网络的通信协议和数据处理技术；3. 学习无线传感器网络的实际应用案例；4. 培养动手实践能力和团队协作精神。
三、实训内容1. 无线传感器网络基本原理无线传感器网络由大量的传感器节点、感知节点、数据融合节点、通信网络和管理控制中心组成。
传感器节点负责感知环境信息，感知节点负责将感知到的信息传输到数据融合节点，数据融合节点负责对信息进行处理和优化，通信网络负责将处理后的信息传输到管理控制中心，管理控制中心负责对整个网络进行管理和控制。
2. 无线传感器网络通信协议无线传感器网络通信协议主要包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
其中，ZigBee、6LoWPAN等协议广泛应用于无线传感器网络通信。
3. 无线传感器网络数据处理技术无线传感器网络数据处理技术主要包括数据采集、数据压缩、数据融合和数据传输等。
数据采集是对环境信息的感知和采集，数据压缩是对采集到的数据进行压缩，数据融合是对压缩后的数据进行处理和优化，数据传输是将处理后的信息传输到管理控制中心。
4. 无线传感器网络实际应用案例实训过程中，我们学习了以下无线传感器网络实际应用案例：（1）环境监测：通过部署大量的传感器节点，对环境参数（如温度、湿度、空气质量等）进行实时监测，为环境保护提供数据支持。
（2）智能家居：利用无线传感器网络实现家庭设备的智能化控制，如智能照明、智能安防等。
（3）工业自动化：在工业生产过程中，通过部署无线传感器网络对设备运行状态进行实时监测，提高生产效率和安全性。
（4）医疗护理：在医疗领域，无线传感器网络可用于患者生命体征监测、医疗设备远程控制等。
无线传感网陈说
一种无线温度传感器网络的设计与实现的开题报告
一种无线温度传感器网络的设计与实现的开题报告一、选题背景和意义随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络（WSN）逐渐普及，使得人们可以通过传感器获取远程物理量的数据。
其中，温度传感器是一种常见的传感器，可以应用于室内温度控制、工业过程监控、环境监测等领域。
传统的有线温度传感器需要布线，不便于改变传感器的位置和增加传感器的数量。
而无线温度传感器具有易安装、灵活性高、成本较低等优势。
因此，研究一种无线温度传感器网络的设计与实现，对于推动物联网技术的发展具有一定的意义。
二、研究内容和目标本项目旨在设计一种基于ZigBee协议的无线温度传感器网络，并通过实现多个无线温度传感器的数据采集、传递和处理，建立一个完整的温度监测系统。
具体研究内容包括：1.硬件设计：设计一种低功耗、可扩展性强的无线温度传感器节点，实现温度数据的采集和传输功能。
2.软件设计：利用ZigBee协议建立无线传感器网络，实现数据的无线传输和多节点的协同工作。
3.系统设计：通过软件和硬件的协同工作，建立一个完整的温度监测系统，实现数据的实时监测、存储和分析。
本项目的目标是实现一个能够满足实际应用需求、性能稳定可靠的无线温度传感器网络系统，可应用于工业、农业、环境监测等领域。
三、研究方法和步骤1. 系统需求分析：通过对无线温度传感器网络系统的应用场景和需求的分析，确定系统的功能和性能要求。
2. 系统架构设计：基于需求分析，设计系统的硬件结构、软件架构，选择合适的芯片、传感器和通信模块。
3. 硬件设计：设计无线温度传感器节点的硬件电路，包括传感器电路、数据采集电路、通信电路等。
4. 软件设计：基于ZigBee协议，设计无线传感器网络的通信协议和数据传输过程。
同时开发上位机软件，实现数据的实时监测、存储和分析。
5. 系统测试和调试：完成无线温度传感器的制作和软件开发后，进行系统的调试和测试。
测试内容包括温度数据采集、传输和处理的功能和稳定性测试，系统的可扩展性测试等。
无线传感器网络应用技术综述
协议节点地位平等．简单易扩展．但缺王 管理；集群路由即分鹱为簇旨和簇成员， 便千管理和维护．研究的热点足集成两种
路由方式的优点ｍ１。 ｆ ４）传辅＊协议：研究性供目络可
啮脾大学５北卡，柬纳大学的音作项目， 通过光线传接器叫络收集震动和执声涟信
息井加以Ｈ析．进行火…爆发的监硎ＩＮ Ｊ。 澳大利Ⅱ的新南戚尔ｉ大学利用无线传疟 器网络跟踪一种名为ｃａｐｅ ｔｏａｄ的癫蛤 蟆，了解它们在澳大利亚的分布情况”Ｉ。
性。旨先．在ｗＳＮ的许多Ｉ作场合通常没
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ｆ々统的ｆ々赡＃Ｍ络通常由两种节点： 成”’。传感器Ｗ点盘啬时事件的巷知和数 据包的传输；接收器Ｗ点划足数据俦输的
置．可以删ｍ一区域内存ｍ人量冗采节
点．＂点的Ａ余性ｕｆ以性系统具宵很强的 容错性能．由此降低对帆一传謦器节点的
无线传感器网络的模型和路由研究的开题报告
无线传感器网络的模型和路由研究的开题报告一、立题背景随着无线传感器技术逐渐普及，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）应运而生。
无线传感器网络是由大量的低成本、低功耗且能够自组织的无线传感器节点组成的一种特殊的自组织网络。
这些节点可自发组织成一种动态的、无中心的拓扑结构，并能够在无线信道上互相通信。
无线传感器网络广泛应用于环境监测、安全监测、智能交通、医疗卫生等领域。
与传统的无线网络相比，无线传感器网络具有种种特点和挑战。
对于无线传感器网络的性能优化，路由算法的设计显得尤为重要。
针对无线传感器网络的路由问题，需要解决路由更新速度慢、路由器数量多、网络拓扑结构不稳定、节点能源有限等现实问题。
因此，本开题报告拟通过研究无线传感器网络的模型以及路由算法，进一步提高网络性能，实现更加智能的数据通信。
二、研究目标1、建立无线传感器网络的仿真模型：基于NS2（Network Simulator 2）平台，构建无线传感器网络的仿真模型，进行性能测试、拓扑探测等实验。
2、研究无线传感器网络的路由算法：根据无线传感器网络的特点，设计优化的路由算法，以达到提高网络通信质量和节能两个目标。
三、研究方法1、无线传感器网络的仿真模型建立：首先进行无线传感器网络的拓扑结构探测，确定仿真模型的参数设置；然后搭建仿真模型并进行模拟实验，收集仿真数据。
2、无线传感器网络的路由算法研究：分析无线传感器网络路由算法的基本原理、流程及其优缺点，设计新的路由算法并测试其性能效果。
四、研究意义通过构建无线传感器网络模型和路由算法的研究，将有助于优化无线传感器网络的性能，提高数据通信的质量；同时，对于实现智能医疗、交通等领域的需求具有实际指导意义。
五、研究预期结果1、建立一套可靠的无线传感器网络仿真模型。
2、研究得到优化的无线传感器网络路由算法，提高网络数据传输质量和节省能源。
3、在实际应用场景中实现智能化数据传输及数据处理，辅助环境、安全、交通等方面的监测与管理。
无线传感器网络路由协议的仿真研究的开题报告
无线传感器网络路由协议的仿真研究的开题报告一、选题背景近年来，无线传感器网络 (Wireless Sensor Network, WSN) 技术逐渐得到广泛的应用。
无线传感器网络由众多无线传感器节点组成，节点间通过无线通信进行数据传输和协调。
在无线传感器网络中，数据传输以小数据量、低速率、低功耗和低成本为主，因此，传统的网络协议难以适应此类场景。
所以，针对无线传感器网络设计适宜的路由协议是至关重要的。
典型的无线传感器网络中，节点数量较多，节点的能量资源有限。
同时，无线传感器节点所处的环境也比较复杂，涉及到信号衰减、干扰等问题。
因此，无线传感器网络路由协议设计需要兼顾能量消耗、数据传输成功率、网络拓扑稳定性等因素。
二、研究目的和内容本研究的目的是对无线传感器网络常用的路由协议进行仿真研究，分析各种协议在不同场景下的性能表现。
具体研究内容包括：1. 研究无线传感器网络中常用的路由协议，包括基于距离向量的协议 (Distance Vector-based Protocol)、基于链路状态的协议 (Link State-based Protocol)、基于均衡的协议 (Equalization-based Protocol) 等。
2. 对于上述协议进行仿真研究，分析不同网络场景下的性能表现，包括节点能耗、网络吞吐量、时延、丢包率等。
3. 针对仿真结果，对于各种路由协议作出评价，并提出相应的改进方法，以期提高网络性能和能源利用率。
三、研究方法本研究采用仿真方法进行研究。
具体操作流程如下：1. 确定选用的路由协议，并根据协议的具体要求编写仿真代码。
2. 构建仿真环境，包括生成部分随机网络拓扑和仿真数据流。
3. 运行仿真程序，模拟无线传感器网络中节点的行为，记录仿真结果。
4. 对仿真结果进行数据分析、处理，并进行可视化表示。
5. 利用经验分析和统计分析来评估和比较仿真结果。
四、研究意义无线传感器网络是目前一个热门的领域，研究无线传感器网络的路由协议对于提高网络性能至关重要。
无线传感在校园网中的应用设计
ｌ 数 目啦
术 Leabharlann 通信 技 术 无线传感在校园网中的应用设计
陈 书 敏
（ 荆 州职业 技 术 学院 湖北 荆 州 ４ ３ ４ ０ ２ ０ ）
摘要 ： 无线传感通过在 环境 中分 布网络节点对信 息进 行采 集， 建立庞 大的数据 库， 从 而 实现对数据进行 处理和控制， 获￣４ ＆ － － 息， 对＂ ３前环境进行 管理。 － 校 园网络平 台是 学生 与教师 、 学 生与学 生之 间获取 学 习资料 ， 沟通 交流 的媒 介 Ｉ 是教 务管 理人 员对 学生进行 管理 、 监督、 保 证 学生安全 和和校 园秩序 的工具 ， 是 建设校 园文化 、 构建校 园文 明和 学生建设 的创新 渠道 。 通 过无 线传 感技 术对校 园 网络进 行 管理是 一 项行 之有 效的方 式， 得 到 了学校 信 息管
理 部 门的 良好 评 价 。 关键 词： 无 线传 感 网络应 用 校 园 网 应 用设 计 中图分 类号： Ｔ Ｐ ７ ３ ２ 文献标识 码： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ７ ． ９ ４ ｌ ６ （ ２ ０ １ ４ １ １ １ ． ０ ０ ３ ３ — ０ １
随着我 国教育不断向着信息化 、 数字化 、 网络化的方向发展 ， 无 ３无线传感在校园网中的主要应用 线传感 技术作为实现教育数字化的 良好平 台， 受到了越来越多高校 ３ ． １无 线传 感在 校 园环境 感 知上 的应 用 管理 部 门的重视 。 如何正确的利用无线传感 系统 ， 实现我国教育管 校 园环境是在 校学 生学 习、 交流的关键场所 ， 对于校园环境 的 理服务水 平的进步尤为重要。 本文通过叙述无 线传感技术在校园网 合理维护是教育管理 的主要任务 。 如何及 时的获取校园信息数 据 ， 络 中的应用 ， 体现 出无 线传感对 于校 园网络建设的重要作用 。 对校园环境进行监管 呢？ 无 线传 感技术在 此发挥了重要 作用。 无 线 传感技术在校 园环境感知功能上主要包括 以下 内容 ： 一、 校园温度 、 １无 线 传 感 与校 园 网络概 述 湿度 、 空气洁净程度的检测。 二、 校 园供水排水 、 供电与照 明设备、 空 １ ． １无 线传 感 的概 念 与 内容 调暖气等的感应。 三、 机 电设备、 电梯的安全运行情况 。 四、 交通安全 无线传感 可以理解为一个广泛的信息获取平台， 它通过在环境 情 况等。 中分 布网络节点对信息进行 采集 ， 建立庞大的数据库 ， 从而实现对 ３ ． ２无 线传 感在 校 园安 防工作 上 的 应 用 数据进行处理和控制 ， 获取信息 ， 对 当前环境进行管理 。 识别系统是 校园安防工作是校园工作 的重 中之重， 随着学校办学规模 的扩 无线传感的关键 ， 是实现无线传感各大功能的枢纽。 不论是航天 、 地 大， 学生人数的增加， 安 防工作也变得更加复杂化， 涉及到师生生命 震、 电磁 、 温度领 域， 还是军事、 防爆 、 医疗领域， 无线传感都凭借 自身 安全 与财产安全 的各个方面 。 通过无 线传感技术进行 校园安 防工 低能耗 、 低成本和高信息量 的特征得 到了广泛应用 ， 尤其是在校 园 作， 可 以有效的实现学校 的智能化安防， 提高安防工作的效率。 具体 环境 中， 无线传感 的环境感知能力和信息识别能力都起到了非常大 表现在 以下几个方面 ： 一、 火灾 、 地震等 自然灾害的防治工作。 二、 仪 的作用 。 器、 设备事故等危害。 三、 抢劫 、 盗窃等认为设计的危害、 四、 校 园设施 Ｉ ． ２校 园 网络 的 内容 与特征 的损坏 等。 校园 网络平台是学生与教师 、 学生与学生之 间获取学 习资料 ， ３ ． ３无 线传 感校 园在 网络安 全 上 的应 用 沟通交流的媒 介， 是教务管理人员对学生进行管理 、 监督 、 保证学生 校 园网络资料庞大 ， 不仅包括学生的个人资料 、 学习资料 ， 还包 安全和和校 园秩序 的工具 ， 是建 设校园文化 、 构 建校 园文明和学生 括学校 的内部资料 、 档案 、 信息库等 ， 涉及到严格的保密工作 。 因此， 建设的创新渠道 。 目前 ， 我国大多数学校都建设 了属于 自己的网络 校园资料的 网络安全 问题尤为重要 ， 一旦校 园网络遭 到入侵 ， 学 校 平台 ， 并 通过各种计 算机 网络渠道 对校 园网络平 台进行 完善和优 将承受惨痛 的代价 。 无线传感在校 园网络安全保护上具有广泛的应 化， 发挥 网络平台对学生 的教育和管理 任务 。 其 中， 通过无 线传感技 用 ， 具体表现在 ： 一、 学校 与师生的财产安全。 二、 学校与师生 的资料 术对 校园网络进行管理是一项行之有效 的方式 ， 得到 了学校信息管 档案安全。 三、 学校的教学设备安全。 四、 教学材料、 学科资料的安全 。 理部 门的 良好评价 。 通过无 线传感技术对校 园网络进行管理 是一项行之有效的方 式， 随着我 国教育不 断向着信 息化、 数字化 、 网络化的方向发展 ， 无 ２研究无线传感在校园网中应用的重要性 线传感技术作为实现教育数字化的 良好平 台， 受到 了越来越多高校 ２ ． １我 国无线传感应 用于校园网络的现状与发展趋势 本 文认 为， 由无 线传感技术在校 园网络 中的广泛 在科教兴国战略大力 实施的今天 ， 我国无线传感技术在校园网 管理 部门的重视 。 应用可知 ， 无线传感 技术对于校园 网络建设具有重要作用 络建设 中得到 了广泛的应用 ， 全 国各大高校相继采用无线传感技术 应 用于校 园管理和教学 的各个层 面。 近年来 ， 教育部对于建设数字 化校 园的工作尤为重视 ， 鼓励和支持全国各 大高校通过信息技术手 段有 效的管理学生的生活着学 习， 为此 ， 无线感应技术对于建设校 园大数据库 、 满足校 园信息化教学条件 、 在互联 网领域资源共享 、 学 术研 究和保 证校园安全等方面取得 了突破 陛的紧张 。 参考文献
第4章无线传感器网络技术信息科学与工程学院宁波大学
物联网导论：第4章 无线传感器网络技术
宁波大学
Ningbo University
信息科学与工程学院
4.1.3 传感器网络的发展
无线传感器网络的基本思想起源于20世纪70年代。 1978年，DARPA在卡耐基-梅隆大学成立了分 布式传感器网络工作组。 1980年DARPA的分布式传感器网络项目 （WSN）开启了传感器网络的研究先河。 20世纪80年代至90年代，研究主要在军事 领域，成为网络中心战的关键技术，拉开了 无线传感器网络研究的序幕。 20世纪90年代中后期，WSN引起了学术界、军界和 工业界的广泛关注，开启了现代意义的无线传感器 网络技术。
物联网导论：第4章 无线传感器网络技术
宁波大学
Ningbo University
信息科学与工程学院
• 传感网与现有无线网络具有明ห้องสมุดไป่ตู้区别：
– 传感网与无线Mesh网络相比，传感网的业务 量较小，无线Mesh网络业务量较大，主要是 互联网业务(包括多媒体业务)； – 传感网移动性较强，因而能源问题是传感网的 主要问题，而无线Mesh网络是固定的，即使 移动其移动性也很小，所以可以直接由电网供 电，其节点能量不受限制。
2 ( x1 x ) 2 ( y1 y ) 2 d1 ( x x ) 2 ( y y ) 2 d 2 n n n
从第一个方程开始分别减去 最后一个方程，得：
2 2 2 x12 xn 2( x1 xn ) x y12 yn 2( y1 yn ) y d12 d n x 2 x 2 2( x x ) x y 2 y 2 2( y y ) y d 2 d 2 n 1 n n 1 n n 1 n n 1 n n 1 n
0803 陈海明无线传感器网络模拟器的技术与发展GW编校JFS校样返回稿二校校样
无线传感器网络模拟器的技术与发展陈海明摘要：无线传感器网络模拟器是无线传感器网络研究中必不可少的支撑软件。
本文以SensorSim、SensorSimulator和J-Sim为例介绍了现有无线传感器模拟器的架构和设计原理，指出了这些模拟器在可支持的最大网络规模方面的问题。
本文重点是介绍中科院计算所无线传感网络实验室所建立的无线传感器网络模拟器EasiSim的设计原理，该模拟器采用了“基于列表的集中式仿真对象组织结构”的设计方法，实现了对模拟器中所有节点的有效管理，减少了事件的数量，提高了系统的执行效率，其“分层体系结构”的设计思想，使其具有很好的可扩展性。
关键词：无线传感器网络；模拟器；网络规模；性能评价无线传感器网络（WSN, Wireless Sensor Networks）是由部署在监测区域内的大量微型智能传感器节点组成，通过这些节点相互协同地采集和处理网络覆盖范围内的环境或感知对象的信息，并通过多跳自组织无线通信方式形成的一类新型网络系统。
随着嵌入式计算、无线通信和分布式信息处理等技术的快速发展，无线传感器网络得到了学术界和工业界的广泛关注，各种网络部署方案和应用系统相继提出，网络功能和协议日趋复杂，网络规模也日趋庞大。
网络模拟是测试和评价网络性能的重要手段之一。
无线传感器网络模拟器（Simulator），也称无线传感器网络模拟平台（Simulation Platform），是指一种能够模拟众多节点在各种配置环境下的协同工作过程，获取有关节点状态的详细信息，评价节点操作系统和网络协议栈服务质量的支撑软件。
按照所模拟的事件粒度的不同，无线传感器网络模拟器可以分为两类，一类是数据包级的模拟器，另一类是指令级的模拟器。
由于后者一般按照特定的无线传感器节点的架构建立，用于直接在PC上运行节点的应用程序，所以又被称为无线传感器网络仿真器（Emulator），如TOSSIM[1]、ATEMU[2]、Avrora[3]和Emstar[4]。
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无线传感器网络模拟器的技术与发展陈海明摘要：无线传感器网络模拟器是无线传感器网络研究中必不可少的支撑软件。
本文以SensorSim、SensorSimulator和J-Sim为例介绍了现有无线传感器模拟器的架构和设计原理，指出了这些模拟器在可支持的最大网络规模方面的问题。
本文重点是介绍中科院计算所无线传感网络实验室所建立的无线传感器网络模拟器EasiSim的设计原理，该模拟器采用了“基于列表的集中式仿真对象组织结构”的设计方法，实现了对模拟器中所有节点的有效管理，减少了事件的数量，提高了系统的执行效率，其“分层体系结构”的设计思想，使其具有很好的可扩展性。
关键词：无线传感器网络；模拟器；网络规模；性能评价无线传感器网络（WSN, Wireless Sensor Networks）是由部署在监测区域内的大量微型智能传感器节点组成，通过这些节点相互协同地采集和处理网络覆盖范围内的环境或感知对象的信息，并通过多跳自组织无线通信方式形成的一类新型网络系统。
随着嵌入式计算、无线通信和分布式信息处理等技术的快速发展，无线传感器网络得到了学术界和工业界的广泛关注，各种网络部署方案和应用系统相继提出，网络功能和协议日趋复杂，网络规模也日趋庞大。
网络模拟是测试和评价网络性能的重要手段之一。
无线传感器网络模拟器（Simulator），也称无线传感器网络模拟平台（Simulation Platform），是指一种能够模拟众多节点在各种配置环境下的协同工作过程，获取有关节点状态的详细信息，评价节点操作系统和网络协议栈服务质量的支撑软件。
按照所模拟的事件粒度的不同，无线传感器网络模拟器可以分为两类，一类是数据包级的模拟器，另一类是指令级的模拟器。
由于后者一般按照特定的无线传感器节点的架构建立，用于直接在PC上运行节点的应用程序，所以又被称为无线传感器网络仿真器（Emulator），如TOSSIM[1]、ATEMU[2]、Avrora[3]和Emstar[4]。
由于仿真器需要逐条运行操作系统或应用程序中指令来完成对某一事件的处理，所以运行速度很低，一般只用于单一节点的代码调试，而很少用于模拟多个节点间的网络级行为。
本文所说的无线传感器模拟器特指数据包级的模拟器。
现有的这类模拟器（如表1所示）大都是在传统的网络模拟器（如ns-2, OMNeT++, J-Sim）的基础上加以扩展而建立的。
表1.几个典型的无线传感器网络模拟器模拟器 研制单位 基础 架构 语言SensorSim[5]美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）ns-2 面向对象（Object-orient）C++/OTclSensorSimulator[6] 美国路易斯安那州立大学（LSU） OMNeT++ 面向组件(Component-orient)C++/NEDJ-Sim[7]美国伊利诺伊大学香槟分校（UIUC） JavaSim 面向组件(Component-orient)Java/JaclSENSE[8]美国伦斯勒理工大学（RPI） COST 面向组件(Component-orient)CompC++VisualSense[9]美国加州大学伯克利分校（UCB） Ptolemy II 面向元件(Actor-orient)Java/XML下面首先以SensorSim、SensorSimulator和J-Sim为例介绍现有无线传感器模拟器的架构和组成原理，然后介绍无线传感网络实验室所建立的无线传感器网络模拟器EasiSim的设计原理和创新之处，最后对本领域的发展做一点展望。
1现有的无线传感器网络模拟器1.1SensorSimSensorSim是由美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的派克（Park）等人在ns-2的基础上建立的无线传感器网络模拟器，其模型架构如所示。
可见，在该模拟器中包含以下几类实体的模型：用户节点（User Node）：图1.无线传感器网络模拟器SensorSim的模型架构也称汇聚节点（Sink Node），是传感器网络中负责接收信息和发布命令的节点。
它也可以作为无线传感器网络和有线网络之间的网络节点（Gateway），将传感器节点采集到的信息转发到用户终端。
与ns-2中已经存在的无线节点（Wireless Node）的模型相同，用户节点只包含各层网络协议（物理层、介质访问控制（MAC）层、网络层和应用层）的模型。
传感器节点（Sensor Node）：是无线传感器网络的主要构成实体，不但需要采集覆盖范围内的感知对象的信息，还要将采集到的信息以多跳自组织的方式发送到用户节点，所以传感器节点含有两个协议栈模型，一个是网络协议栈模型（Network Stack），另一个是感知协议栈模型（Sensor Stack）。
前者用于模拟和其他节点的通信过程，后者用于模拟和感知对象的交互过程。
此外，为了模拟节点的能量消耗过程，还包含一个电池模型（Battery Model）。
目标节点（Target Node）：用于模拟传感器网络所检测的对象，如特定地理位置的温湿度、一个运动物体的方位信息等。
它只含有感知协议栈模拟，用于模拟和传感器节点的交互过程。
无线信道（Wireless Channel）和感知信道（Sensor Channel）：分别用于模拟无线信号的传播过程和感知信号的散发过程。
通过无线信道和节点中的网络协议栈模型，就可以模拟无线传感器网络的通信过程；同样通过感知信道和感知协议栈模型，就可以模拟无线传感器网络的信息感知和采集过程。
SensorSim继承了ns-2的分裂对象模型的设计原则，使用C++语言实现了以上这些模型，并通过OTcl语言这些模块链接成一个完整的模拟场景。
由于SensorSim定义的模型架构比较全面，目前大多数无线传感器网络模拟器都采用该模型架构。
1.2SensorSimulatorSensorSimulator是由美国路易斯安那州立大学（LSU）的马兰达（Mallanda）等人在OMNeT++的基础上建立的传感器网络模拟器。
它实质上是按照OMNeT++的模块扩展原则，将SensorSim定义的模型架构加以实现。
具体来说，SensorSimulator就是以分层嵌入式的结构将无线传感网络中的实体依次定义为简单组件（Simple Module）、复合组件（Compound Module）和系统组件（System Module）。
其中简单组件包括各层协议栈、节点硬件（类似于SensorSim的电池模块）和坐标模块等；复合组件包括感知目标、感知信道和无线信道等。
SensorSimulator继承了OMNeT++的实现方法，即用C++语言实现以上所说的各种新增简单组件，并用NED(NEtwork Description language) 语言将这些组件链接成所需的复合组件和系统组件。
可见，SensorSimulator与SensorSim的架构和实现方法类似。
1.3J-SimJ-Sim是美国伊利诺伊大学香槟分校（UIUC）的索贝赫（Sobeih）等人在JavaSim的基础上建立的传感器网络模拟器。
它实质上是按照JavaSim的自治组件ACA (Autonomous Component Architecture)的软件架构，在包交换互联INET (packet-switched internetworking)框架下，将SensorSim中定义的各类节点模型和信道模型加以实现。
具体来说，每个节点由一个核心服务层CSL (Core Server Layer)和若干个协议模块组成，CSL和协议模块以服务器/客户端的模式进行连接。
与以上两种模拟器不同的是，JavaSim采用Java语言实现各种协议模型和信道模型，并采用Jacl（与OTcl类似的一种脚本语言）语言实现模型间的连接和场景的定义。
2EasiSim从以上的介绍不难发现，现有的无线传感器网络模拟器大都是在传统的网络模拟器的基础上加以模块扩展而建立的，因此继承了这些传统模拟器在架构和设计原理上的一些问题，一个比较典型的问题就是模拟器可以支持的最大网络规模有限。
由于传统的网络模拟器主要是为有线网络或无线局域网络而建立的，需要考虑的网络中的节点数量较少（几十到几百个），而无线传感器网络一般是以大规模的末端网络的形式存在，其节点数量往往较大（几千到几万个）。
随着节点数量的增多，模拟器中的事件数量会快速上升，从而造成模拟器的运算时间大大增长。
比如在基于“面向对象”的仿真建模思想建立的模拟器中（如ns-2, OMNeT++），都以类和对象的方式定义场景中的每个节点。
虽然这些平台继承了面向对象设计方法在封装性、模块的可重用性等方面的优点，但也因为某个节点在事件处理过程中要想操作其他节点的状态信息都需要产生新的事件和调用相应的方法，增加了运行时的计算开销和内存开销，而且随着网络规模和模拟时间的增大，这种开销会越来越大。
针对该问题，无线传感网络实验室设计并开发了一个能够支持大规模传感器网络的模拟器EasiSim[10]。
该模拟器的核心是采用“基于列表的集中式仿真对象组织结构”的设计思想，将场景中的所有节点组织成一个“多维有序列表”，构成仿真平台中的拓扑结构。
通过该结构可以在任一节点的事件处理过程中快速存取场景中任一其他节点的状态信息，而不再需要产生额外的事件和调用其他的函数或方法，从而提高了系统的执行效率和可达到的网络规模。
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是分别以事件数、执行时间为指标对基于“面向对象”和基于“列表组织”建立的模拟器的性能比较，验证了EasiSim在执行效率和仿真规模方面的优势。
（a）(b)图2.采用不同方法建立的模拟器的事件数和运行事件的比较无线传感网络实验室将这种节点组织结构与模拟器中的其他核心模块（如仿真时钟、离散事件队列、事件分发器和随机数产生器）采用“分层体系结构”的架构思想集成为一个可运图3.传感器网络仿真器EasiSim核心系统的架构图行的系统（如图3所示）。
在EasiSim 核心系统中，传感器网络中的仿真对象按照自底向上的规则组织成节点、拓扑和场景三种实体，并且通过各层实体所包含的引用指针，将这些实体组织成一个有机的整体。
其中节点是构成传感器网络仿真平台的最基本元素，包含了描述各层协议的状态信息。
在EasiSim中，无线传感网络实验室以OSI1参考模型为基础，建立了一个轻量级的节点协议体系结构[11]，并且定义了各层协议之间的统一交互接口，降低了在该仿真平台中扩展其他协议模块的难度，提高了仿真平台的可扩展性。
此外，为实现仿真平台的可视化，又不影响核心系统的运行效率，无线传感网络实验室提出了一种采用“客户/服务器”模式建立仿真平台界面的方法。
在该架构下，仿真器核心模块作为客户端，显示界面作为服务器。