无线传感器网络 ppt课件
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(1)信息获取体系结构
无线传感器网络信息获取体系结构分为物理层、 功能层及应用层，每个层次又分为不同的阶段， 如图所示。
8
1)数据获取
无线传感器网络应用系统所需的数据需要从物理 世界中获取。
这些获取的数据可能是海量的流数据，数据之间 存在时空关联性，并且，伴有噪声信号、数据丢 失和数据错误等。
（7）网络具备容错能力。传感器结点所处的环境 通常是恶劣的(如噪声多、风吹雨淋)，导致结点易 受干扰，易出错。这要求无线传感器网络应具有容 错能力才会有应用前景。
5
3 无线传感器网络的特点
（8）资源有限。无线传感器网络的资源有限 主要表现在以下几个方面。
1)电源能量受限 2)计算能力有限 3)通信能力有限 4)存储空间有限
12
1)分布式对象系统
分布式对象系统就是将无线传感器网络中的结点看 做大规模的分布式对象。
SINA是一种较有影响的分布式对象信息处理方法。
每个结点运行SINA执行环境(SEE)，作为结点的抽 象对象，它是SINA体系结构的核心。
SEE提供一系列配置和通信原语来加强结点对象之 间的可扩展性、鲁棒性以及电源有效的组织和交互。
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4 无线传感器网络信息获取关键技 术
无线传感器网络因其体积小、成本低以及强大的 信息获取功能使其在环境数据采集、安全监控以 及目标跟踪等方面有广阔的应用空间。
无线传感器网络应用系统的核心在于获取物理世 界有价值的信息。
包括数据的收集、数据管理、数据通信以及数据 的处理，并最终向用户提供所需要的信息。
具有位置敏感性。
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1)面向应用和以数据为中心
无线传感器网络中的数据通信是以数据为中心的， 而且是面向应用的。
由于无线传感器网络系统具有大量的结点，很难 给这些结点分配全局的标识符，一个可行的方案 就是利用结点产生的数据来标识结点，这就是以 数据为中心的思想。
所谓以数据为中心，就是相对于以地址为中心的 方法而言，它更多地关心通信的数据内容，而不 是数据的来源；关心数据融合过滤后得到的信息， 而不是高冗余的原始数据。
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3)移动代理
在传统的分布式无线传感器网络中，数据是由单 个的结点搜集，然后，将其传送给上一级的处理 单元来进行处理。
这样，网络中将会有大量的数据在移动，从而会 消耗大量的电源。
移动代理是将数据驻留在获取它的结点上，而让 代表用户信息需求的一段代码(代理、计算引擎) 在网络中传播来处理相应的数据，并将最终的信 息返回给用户，这样就可以减少网络的带宽使用。
（2）一般分布于恶劣环境、无人区域或敌方阵地， 无人参与值守，传感器结点的物理安全不能保证。
（3）网络拓扑变化频繁。由于结点能量有限，结点 易出故障，导致无线传感器网络拓扑信息变化快速。
（4）网络结点间自组织通信。传感器结点是自主的、 自治的，结点之间的通信方式不同于传统无线网络的 中心控制通信模式。
传感器网络系统一般包括传感器结点、汇聚结 点(或称基站)和管理结点，如图所示。
2
2 传感器结点体系结构
传感器结点一般由传感器模块、处理器模块、无 线通信模块和能量供应模块四部分组成，如wenku.baidu.com所 示。
3
3 无线传感器网络的特点
（1）无线传感器网络具有大量而密集的结点分布特 征，且网络规模可变化，不固定；
系统采用统一语言来查询和调度整个无线传感器网 络系统，即传感器查询和调度语言。
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2)分布式数据库
由于结点的分布性，可以采用分布式数据库系 统的数据存储以及查询技术来进行无线传感器 网络数据的存储和信息处理。
基本思想是：用户提交一个用户查询，查询优 化器将这种查询需求进行分解，形成适合无线 传感器网络中各个结点进行网络化处理的有效 的查询计划，从而节省电源能量，提高系统的 生命周期。
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为了减少在网络中的数据传输量、延长系统的 生命周期，必须在数据通信的过程中进行面向 应用的数据处理。
这种数据处理必须根据系统用户的应用需求才 能切实有效地进行，因为必须根据用户的信息 需求才能决定哪些原始数据有用，哪些没用。
也就是说，无线传感器网络的通信方式是面向 应用的，必须在数据通信的同时考虑用户的需 求，在数据路由的同时进行面向应用的数据处 理，这与传统的通信方式是不同的。
4
3 无线传感器网络的特点
（5）以数据为中心。在无线传感器网络中，结点 没有IP地址，是以数据为中心的网络，它关心的是 数据本身，如事件、时间和地点，而并不关注数据 是由哪个结点采集。
（6）与应用相关。无线传感器网络系统与应用密 切相关，不同的应用背景，无线传感器网络的设计 具有差别，甚至完全不同。
第五章 无线传感器网络
世界上许多国家已将目光转向信息技术的前端— —信息获取与处理的研究和发展上，提出下一代 因特网和智能环境的建设，以强化信息获取和智 能信息处理。
无线传感器网络集传感、无线通信与网络、嵌入 式计算、微机电系统、分布式信息处理与数据融 合等技术于一体 。
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1 传感器网络体系结构
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(2)信息获取的计算模式
计算模式基本上有2种：集中式和分布式。
集中式计算是指将各个结点所获取的数据传送到 一个集中的位置进行相应的处理，
集中式计算模式适合于网络规模较小、获取的数 据量较少的情形；
分布式计算是指各个结点在获取信息的同时，具 有对信息的初步处理能力。
分布式包含分布式对象系统、分布式数据库及移 动代理等。
主要任务就是决定在什么时间、什么地点、以什 么频率来进行数据采样。
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2)数据通信
数据通信阶段就是要采用简单、高效的数据路 由算法和相应的协议来将获取的物理环境的数 据及时、准确地传送给用户。
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3)数据处理
数据处理就是指如何简单、有效地表达用户的 信息需求；
如何根据这些需求来处理相关的数据以获得用 户所需的信息等。
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（3）网络通信的关键问题
无线传感器网络资源有限的一个突出方面表现在 电源和通信带宽上。
无线传感器网络通信协议，主要有三类： 扁平路由、层次路由以及基于位置的路由。 扁平路由是指网络中各个结点具有相同的作用； 层次路由是指网络中的结点承担不同的作用，呈
现出一定的层次结构； 基于位置的路由则与传感器结点的位置相关联，
(1)信息获取体系结构
无线传感器网络信息获取体系结构分为物理层、 功能层及应用层，每个层次又分为不同的阶段， 如图所示。
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1)数据获取
无线传感器网络应用系统所需的数据需要从物理 世界中获取。
这些获取的数据可能是海量的流数据，数据之间 存在时空关联性，并且，伴有噪声信号、数据丢 失和数据错误等。
（7）网络具备容错能力。传感器结点所处的环境 通常是恶劣的(如噪声多、风吹雨淋)，导致结点易 受干扰，易出错。这要求无线传感器网络应具有容 错能力才会有应用前景。
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3 无线传感器网络的特点
（8）资源有限。无线传感器网络的资源有限 主要表现在以下几个方面。
1)电源能量受限 2)计算能力有限 3)通信能力有限 4)存储空间有限
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1)分布式对象系统
分布式对象系统就是将无线传感器网络中的结点看 做大规模的分布式对象。
SINA是一种较有影响的分布式对象信息处理方法。
每个结点运行SINA执行环境(SEE)，作为结点的抽 象对象，它是SINA体系结构的核心。
SEE提供一系列配置和通信原语来加强结点对象之 间的可扩展性、鲁棒性以及电源有效的组织和交互。
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4 无线传感器网络信息获取关键技 术
无线传感器网络因其体积小、成本低以及强大的 信息获取功能使其在环境数据采集、安全监控以 及目标跟踪等方面有广阔的应用空间。
无线传感器网络应用系统的核心在于获取物理世 界有价值的信息。
包括数据的收集、数据管理、数据通信以及数据 的处理，并最终向用户提供所需要的信息。
具有位置敏感性。
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1)面向应用和以数据为中心
无线传感器网络中的数据通信是以数据为中心的， 而且是面向应用的。
由于无线传感器网络系统具有大量的结点，很难 给这些结点分配全局的标识符，一个可行的方案 就是利用结点产生的数据来标识结点，这就是以 数据为中心的思想。
所谓以数据为中心，就是相对于以地址为中心的 方法而言，它更多地关心通信的数据内容，而不 是数据的来源；关心数据融合过滤后得到的信息， 而不是高冗余的原始数据。
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3)移动代理
在传统的分布式无线传感器网络中，数据是由单 个的结点搜集，然后，将其传送给上一级的处理 单元来进行处理。
这样，网络中将会有大量的数据在移动，从而会 消耗大量的电源。
移动代理是将数据驻留在获取它的结点上，而让 代表用户信息需求的一段代码(代理、计算引擎) 在网络中传播来处理相应的数据，并将最终的信 息返回给用户，这样就可以减少网络的带宽使用。
（2）一般分布于恶劣环境、无人区域或敌方阵地， 无人参与值守，传感器结点的物理安全不能保证。
（3）网络拓扑变化频繁。由于结点能量有限，结点 易出故障，导致无线传感器网络拓扑信息变化快速。
（4）网络结点间自组织通信。传感器结点是自主的、 自治的，结点之间的通信方式不同于传统无线网络的 中心控制通信模式。
传感器网络系统一般包括传感器结点、汇聚结 点(或称基站)和管理结点，如图所示。
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2 传感器结点体系结构
传感器结点一般由传感器模块、处理器模块、无 线通信模块和能量供应模块四部分组成，如wenku.baidu.com所 示。
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3 无线传感器网络的特点
（1）无线传感器网络具有大量而密集的结点分布特 征，且网络规模可变化，不固定；
系统采用统一语言来查询和调度整个无线传感器网 络系统，即传感器查询和调度语言。
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2)分布式数据库
由于结点的分布性，可以采用分布式数据库系 统的数据存储以及查询技术来进行无线传感器 网络数据的存储和信息处理。
基本思想是：用户提交一个用户查询，查询优 化器将这种查询需求进行分解，形成适合无线 传感器网络中各个结点进行网络化处理的有效 的查询计划，从而节省电源能量，提高系统的 生命周期。
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为了减少在网络中的数据传输量、延长系统的 生命周期，必须在数据通信的过程中进行面向 应用的数据处理。
这种数据处理必须根据系统用户的应用需求才 能切实有效地进行，因为必须根据用户的信息 需求才能决定哪些原始数据有用，哪些没用。
也就是说，无线传感器网络的通信方式是面向 应用的，必须在数据通信的同时考虑用户的需 求，在数据路由的同时进行面向应用的数据处 理，这与传统的通信方式是不同的。
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3 无线传感器网络的特点
（5）以数据为中心。在无线传感器网络中，结点 没有IP地址，是以数据为中心的网络，它关心的是 数据本身，如事件、时间和地点，而并不关注数据 是由哪个结点采集。
（6）与应用相关。无线传感器网络系统与应用密 切相关，不同的应用背景，无线传感器网络的设计 具有差别，甚至完全不同。
第五章 无线传感器网络
世界上许多国家已将目光转向信息技术的前端— —信息获取与处理的研究和发展上，提出下一代 因特网和智能环境的建设，以强化信息获取和智 能信息处理。
无线传感器网络集传感、无线通信与网络、嵌入 式计算、微机电系统、分布式信息处理与数据融 合等技术于一体 。
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1 传感器网络体系结构
11
(2)信息获取的计算模式
计算模式基本上有2种：集中式和分布式。
集中式计算是指将各个结点所获取的数据传送到 一个集中的位置进行相应的处理，
集中式计算模式适合于网络规模较小、获取的数 据量较少的情形；
分布式计算是指各个结点在获取信息的同时，具 有对信息的初步处理能力。
分布式包含分布式对象系统、分布式数据库及移 动代理等。
主要任务就是决定在什么时间、什么地点、以什 么频率来进行数据采样。
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2)数据通信
数据通信阶段就是要采用简单、高效的数据路 由算法和相应的协议来将获取的物理环境的数 据及时、准确地传送给用户。
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3)数据处理
数据处理就是指如何简单、有效地表达用户的 信息需求；
如何根据这些需求来处理相关的数据以获得用 户所需的信息等。
15
（3）网络通信的关键问题
无线传感器网络资源有限的一个突出方面表现在 电源和通信带宽上。
无线传感器网络通信协议，主要有三类： 扁平路由、层次路由以及基于位置的路由。 扁平路由是指网络中各个结点具有相同的作用； 层次路由是指网络中的结点承担不同的作用，呈
现出一定的层次结构； 基于位置的路由则与传感器结点的位置相关联，