2023年无线传感器网络知识点归纳

一、无线传感器网络的概述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(wirelｅsｓsensoｒｎetwork，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、采集和解决网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观测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、解决和传输网络覆盖地区内感知对象的监测信息，并报告给用户三要素:传感器,感知对象和观测者任务:运用传感器节点来监测节点周边的环境，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，从而达成对目的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、网关节点和基站无线传感器网络的特点(P2－4)大规模性且具有自适应性无中心和自组织网络动态性强以数据为中心的网络应用相关性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、解决器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。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）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：重要任务是获取数据并进行初步解决，涉及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：重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、信号的发送与接受等功能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，使得传感器节点可以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。无线传感器网络的应用领域(P8-9）军事应用智能农业和环境监测医疗健康紧急和临时场合家庭应用空间探索其他方面应用无线传感器网络面临的挑战(P13）低能耗实时性低成本安全和抗干扰协作灵活、自适应的网络协议体系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朴考核）、无线电波、ISM波段频谱P15-１6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无线传感器网络设计路由协议的重要目的,以及在设计路由协议是需要考虑哪些关键问题?P２２-23重要目的：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减少。关键问题:节点部署数据精确性前提下的能耗以数据为中心的数据报告模型鲁棒性与容错性网络动态性数据融合了解几种常见的无线传感器网络路由协议(平面路由）缺陷,协议实现的基本思想？P23-27Flｏodiｎg与Gossiｐing路由协议Flooｄinｇ路由协议缺陷：信息内爆，部分重叠现象,网络资源运用不合理Gossｉping路由协议缺陷:仍存在网络资源运用不合理和重叠现象定向扩散路由协议LEＡCＨ路由协议GRID路由协议SAＲ路由协议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,运用节点本地的计算机和存储能力解决数据,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（重要参考第二章2.9，及其补充的ppt以及实验例子代码)常见的Zｉgbee芯片(纯射频芯片与ＳOC)与协议栈；Zigbee特点与Zigbee技术的应用领域Zigbee无线网络结构；（星形、网状、树形簇状网络,）Zigbee无线网络设备类型、网络组成、协调器、路由器、终端的重要作用，Zsｔａck编译选项;Zigbee地址（64位IEEＥＭAC地址与16位ｚｉgbee短地址,广播地址、绑定通信地址,协调器地址)；ZiｇbeeZstack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）使用Ｚigｂｅe协议栈进行开发的思绪与进行应用程序通信的环节;(王小强那本教材ｐｄｆP37）四、数据管理技术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、设计目的（Ｐ86-8９)设计目的：网内节能性查询实时性高容错性系统可扩展性负载平衡无线传感器网络数据储存结构（P90-91)、涉及各种结构的结构图、特点P90-93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常见的几种接入网关技术P147常见接入网关技术wｅb模式、soｃｋetweｂ: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。它可以提供ＨＴTP服务,具有导出信息的功能,使远程客户端可以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的网关需要具有以下功能: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极端环境监测应用，使用的相关技术：厄瓜多尔火山监测及其系统架构生活习性监测:缅因大鸭岛实验、及其系统组成与结构动物追踪ZebraＮeｔ基于Ziｇbee的智能家居以及运用所学过的知识综合提出针对某种场景的设计思绪与方案七、Ｃｏntiki6LｏWPAＮ６ＬｏWＰＡＮ无线传感器网络结构CｏｎtikiIPV6无线传感网组网3２.PCLｉnｕｘCｏntiｋｉ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营Lｉn