无线传感器网络-第二章

无线传感器网络第二讲-MAC

listening session ，一个是sleeping session
含调度MAC协议
S-MAC 帧格式
含调度MAC协议
缺点:
✓ 在Listen时间期间时，即使没有数据的发送或者接收，节点依然处在苏醒状态，因此依然有能量的浪费。
结论
➢ 一些MAC协议在无线网络和无线传感器网络中都得到了应用 ➢ 所有的无线传感器网络的MAC协议的设计都是以节能为目的 ➢ 没有通用的最好的MAC协议，每个MAC协议总是有某些方面的优缺点
都使用了确认机制。 ➢ 除了使用物理载波侦听， IEEE 802.11还使用了虚拟载波侦听（NAV）。
无线MAC协议
缺点：IEEE 802.11设备由于很大一部分时间都处在侦听而不接收数据的状态，因此消耗了大量的能量。
802.11 数据传输
差异与限制
传统MAC协议可以提供：
高吞吐量
低延迟
公平性
无调度MAC协议
1.3- B-MAC:
策略 : ➢ 同STEM-T类似，使用一个tone来唤醒邻居节点 ➢ 使用了很长的报头用来传输消息
B-MAC Data Transfer
无调度MAC协议
缺点： ➢ B-MAC 同样有无意偷听（ overhearing ）的问
题 ➢ 前导码（preamble）太长消耗了大量能量
[3] Salman Faiz Solehria, Sultanullah Jadoon, “ Medium Access Control Protocol for Wireless Sensor Network – a Survey“, in IEEE 2010.
[4] K. LANGENDOEN , “MEDIUM ACCESS CONTROL IN WIRELESS SENSOR NETWORKS“.

研究生《无线传感器网络》教学大纲

《无线传感器网络》教学大纲Wireless sensor network第一部分大纲说明1. 课程代码：2. 课程性质：专业学位课3. 学时/学分：40/34. 课程目标：无线传感器网络是集传感器技术、微电机技术、现代网络和无线通信技术于一体的综合信息处理平台，具有广泛的应用前景，是计算机信息领域最活跃的研究热点之一。

通过本课程的学习，要求学生掌握无线传感器网络的体系结构和基本设计方法，软硬件开发平台和仿真环境的使用，着重掌握无线传感器网络的通信协议，了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等几大支撑技术，为在基于无线传感器网络的系统开发和应用中，深入利用关键技术，设计优质的应用系统打下良好的基础。

5. 教学方式：课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式：考试7. 先修课程：高级语言程序设计、微机原理及接口技术、计算机通信网（一）教材：《无线传感器网络简明教程（第2版）》崔逊学编著清华大学出版社《ZigBee无线传感器网络》钟永峰等编著北京邮电大学出版社（二）教学参考资料：《计算机网络（第6版）》谢希仁编著清华大学出版社《无线传感器网络》孙利民等编著，清华大学出版社《无线传感器网络原理及应用》唐宏编著，人民邮电出版社第二部分教学内容和教学要求第1章概述教学内容：1.1传感器网络的体系结构1.2传感器网络的特征1.3传感器网络的应用领域1.4传感器网络的发展历史教学要求：掌握WSN网络架构；了解无线传感器网络目前的应用状况和将来的应用前景第2章传感器网络的通信与组网技术教学内容：2.1 物理层概述2.2 传感器网络物理层的设计2.3 MAC协议概述2.4 IEEE802.11MAC协议2.5典型MAC协议2.6 路由协议概述2.7 典型路由协议教学要求：掌握物理层协议的基本概念，掌握无线信道和通信的基础知识；掌握无线MAC 协议基础知识，掌握路由协议的基础知识，了解典型的MAC协议和路由协议。

无线传感器网络在环境监测中的应用与改进

无线传感器网络在环境监测中的应用与改进第一章介绍近年来，随着科技的快速发展和环境问题的日益突出，无线传感器网络在环境监测中的应用变得越来越重要。

本章将介绍研究的背景和目的，以及文章的结构和内容安排。

第二章无线传感器网络的概念本章将详细介绍无线传感器网络的定义和基本原理。

无线传感器网络由许多分布在监测区域的传感器节点组成。

这些节点能够收集环境参数信息，并通过无线通信将数据传输到基站或网络中心。

该章节还将涵盖无线传感器网络的特点和应用领域。

第三章环境监测中的应用本章将详细阐述无线传感器网络在环境监测中的应用。

环境监测包括大气环境、水质、土壤和噪声等方面的监测。

无线传感器网络通过部署在监测区域的传感器节点，可以实时收集和传输环境参数数据。

这些数据可以用于环境保护、资源管理和灾害预警等方面。

第四章无线传感器网络在环境监测中的挑战本章将重点讨论无线传感器网络在环境监测中面临的挑战。

这些挑战包括能源管理、网络拓扑控制、数据处理和安全等方面。

文章将探讨这些挑战的原因和影响，并提出相应的解决方案和改进策略。

第五章改进策略与技术本章将介绍一些改进策略和技术，以提高无线传感器网络在环境监测中的性能和可靠性。

这些策略包括能源优化技术、自适应调度算法和数据压缩算法等。

文章将详细讨论这些技术的原理和应用效果。

第六章成功案例研究本章将通过几个成功案例研究来验证无线传感器网络在环境监测中的应用和改进效果。

这些案例研究将涵盖不同的环境监测领域，如空气质量监测、水质监测和自然灾害预警等。

文章将重点介绍案例的背景、实施方法和实验结果。

第七章总结与展望最后一章对全文进行总结，并对未来的研究方向和发展趋势进行展望。

本章将总结无线传感器网络在环境监测中的应用和改进策略，并提出一些值得深入研究的问题。

文章还将探讨无线传感器网络与其他相关领域的结合以及新兴技术的应用前景。

结论无线传感器网络在环境监测中的应用具有广阔的前景和重要意义。

通过合理的部署和改进策略，可以使无线传感器网络在环境监测中发挥更大的作用，提高环境保护和资源管理的效率。

无线传感器网络中的定位与跟踪技术研究

无线传感器网络中的定位与跟踪技术研究第一章前言近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）得到了广泛的研究与应用，它可以广泛应用于农业、矿业、环境监测、智能交通等众多领域。

在无线传感器网络中，节点的定位和跟踪是一项非常重要的任务。

节点定位可以为网络管理和服务提供数据或事件的位置信息，而节点跟踪则可以应用于目标跟踪和移动传感器网络。

本文将分析无线传感器网络中的定位和跟踪技术的原理、算法和方法，并探讨它们的实际应用和发展前景。

第二章定位技术2.1 辅助定位辅助定位是通过利用一些已知的位置信息，例如全球定位系统（Global Positioning System，GPS）、超宽带（Ultra-Wide Band，UWB）、基站定位、无线局域网（WiFi）、蓝牙（Bluetooth）等，来推断节点位置。

它有助于提高节点的定位精度和鲁棒性。

GPS是目前广泛使用的全球卫星导航系统，可以提供高精度的地理位置信息。

在节点位置无法通过其他方式获取时，GPS可以作为无线传感器网络中节点定位的主要手段。

UWB技术具有极其短的脉冲宽度和频带宽度，并具有极高的时间和频率分辨率，因此可以提供高精度的距离测量。

UWB可以在室内和室外进行节点定位，并且可以与其他定位技术进行融合。

WiFi和蓝牙都具有广泛的应用，因此可以利用它们的信号强度等信息进行无线传感器网络中节点位置的推断。

2.2 距离测量距离测量是一种基本的定位技术，它可以通过节点之间的信号传输强度、时间差、角度等信息来计算节点间的距离，从而推断节点位置。

距离测量技术包括三角测量、时间差测量、角度测量等。

三角测量是一种基于三个节点的位置信息，通过三边夹角计算目标节点位置的定位方法。

时间差测量需要精确的时间同步和节点间通信的往返时间，可以实现更高的定位精度。

角度测量则通过节点间的信号角度差异进行节点定位。

2.3 利用信号强度节点之间的信号强度可以用于推断两个节点之间的距离。

无线传感器

第一章习题1、什么是无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)？大量的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，目的是协作地探测、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。

2、传感器网络节点使用的限制因素有哪些？①电池能量有限：需要电池提供能量的模块：传感器模块、处理器模块、通信模块。

②通信能力有限：E = k × dn (K—系数、 d—距离、 n—3，4）③计算和存储能力有限：传感器节点是一种微型嵌入式设备，价格低、功耗小。

因此，限制处理器计算能力弱，存储能量小。

3、分析传感器网络节点消耗电源能量的特征。

无线通信模块在发送状态的能量消耗最大，在空闲和接收状态的能量消耗接近，略少于发送状态的能量消耗，在睡眠状态的能量消耗最少。

4、无线网络分类。

5、工业现场总线的含义及其类型。

含义：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。

总线类型：CAN 、Lonworks、Profibus、 HART、FF等。

6、传感器节点组成。

传感器模块：信息采集、数据转换处理器模块：控制、数据处理无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发采集数据电源模块：提供能量第二章习题1、无线传感器网络的拓扑结构有哪几种？按照节点功能及结构层次，无线传感器网络拓扑结构分为：①平面网络结构②分层网络结构③混合网络结构④Mesh网络结构2、Mesh结构的无线传感器网络的特点是什么？有哪些具体应用？特点：节点分布规则；节点功能相同；节点之间都存在多跳路径。

应用：人员和车辆安全监控系统。

第三章习题1、目前无线传感器网络的通信传输介质有哪些类型？无线通信介质：无线电波、微波、红外线等。

2、无线网络通信系统为什么要进行调制和解调？调制有哪些方法？原因：由于基带信号频率低，信号发射天线尺寸会很大；方法：频分复用。

模拟调制: AM、 FM、 PM。

《无线传感器网络与物联网通信技术》教学课件第2章无线传感器网络体系结构 2.6 应用层

无线传感器网络与物联网通信技术
2.6 应用层 2.6.2 应用层协议
无线传感器网络的应用层协议使得低层的硬件、软件对于网络的管理应用是透明的。尽管无线传感器网络已经有很多明确的应用领域，但其应用层协议仍然有相当大的未开发领域。目前，主要的应用层协议有3种：传感器管理协议（Sensor Management Protocol，SMP），任务分派与数据广播协议（ Ta s k A s s i g n m e n t a n d D a t a Advertisement Protocol，TADAP），传感器查询与数据分发协议（Sensor Query and Data Dissemination Protocol，SQDDP）。
无线传感器网络与物联网通信技术2.6 应用层 SQDDP协议
基于属性或位置的命名规则，该协议为无线传感器网络的应用提供了问题查询、查询响应和答复搜集的接口。针对不同的应用需求，SQDDP协议都有其特定的执行方式，并为用户应用软件提供人机交互设计。
无线传感器网络与物联网通信技术
2.6 应用层 2.6.3 应用层相关技术
第2章无线传感器网络体系结构
无线传感器网络与物联网通信技术
第2章无线传感器网络体系结构
目录
2.1 体系结构概述 2.2 物理层 2.3 数据链路层 2.4 网络层 2.5 传输层 2.6 应用层 2.7 本章小结
无线传感器网络与物联网通信技术
2
2.6 应用层 2.6.1 应用层简介
无线传感器网络与物联网通信技术
无线传感器网络与物联网通信技术
2.6 应用层 SMP协议
与传统网络不同，无线传感器网络中节点没有全局ID，且网络基础设施存在不足。SMP协议使得无线传感器网络的应用系统能够与传感器节点之间形成交互，采用基于属性的命名和基于位置的选址来实现对节点的访问。

无线传感器网络概论第2章无线传感器网络的物理层

本章目录
2.1 无线传感器网络物理层概述 2.2 无线传感器网络物理层关键技术 2.3 物理层调制解调方式与编码方式
2.1 无线传感器网络物理层概述
2.1.1 物理层的基本概念
1. 物理层传输介质和互联设备
传输介质是承载网络上的各种设备数据收发业务的通道。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。电磁波在无线传感器网络通信中应用较为广泛，而声波一般仅用于水下的无线通信。根据波长的不同，电磁波分为无线电波、红外线、光波等。
LDPC码在深空通信、卫星数字广播、微波接入等众多领域得到广泛应用，而且它也已应用于多项标准。如全球微波互联接入（WiMax）系统对应的IEEE802.16e 标准、卫星数字广播对应的DVB-S2标准、近地应用和深空应用的CCSDS标准以及GB20600标准等。
2.2 无线传感器网络物理层关键技术
目前最常用的信道编码是Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）。
2.2 无线传感器网络物理层关键技术
2.2.2 信道编码
1. Turbo码
Turbo码编码器主要由交织器、编码器、分量删余矩阵和复接器组成，典型的Turbo码编码器结构框图如下图所示。
2.2 无线传感器网络物理层关键技术
2.2.2 信道编码
这些短距离高速传输方式可以支持包括图像和视频在内的多媒体传输。可以满足一些特殊工业控制中对传输图像和视频的需求，更重要的是可以利用其速率快，带宽宽的优势来弥补如误码率高等无线技术在工业环境中的先天不足。
2.2 无线传感器网络物理层关键技术
2.2.1 频段的选择
对于一个特定的基于射频的无线传感器网络，需要精心选择载波频率。这是因为载波频率决定了传输特性以及信道的传输容量。由于单一频率不能提供信息的容量，因此，对于通信问题来说，信号的电磁频谱要占据一定的范围，通常称这个范围为频段。在射频通信中，一般来说可用的无线电频率范围从最低的甚低频一直到最高的极高频。