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宋文強無線感測器網路通信標准

發布時間: 2024-05-14 17:01:46

㈠ 無線通信網路如何分類

無線根據國際上所採用的通信技術種類可將無線感測器網路劃分為無線廣域網(WWAN)、無線城域網(WMAN)、無線區域網(WLAN)、無線個域網(WPAN)、低速率無線個域網(LR-WPAN)。以下是對各類網路各自常見和常用的通信技術進行簡單介紹。
1、無線區域網(WLAN)
無線區域網是指以無線電波、紅外線等無線媒介來代替目前有線區域網中的傳輸媒介(比如電纜)而構成的網路。無線區域網內使用的通信技術覆蓋范圍一般為半徑100m左右,也就是說差不多幾個房間或小公司的辦公室。當然實際的覆蓋范圍受很多因素影響,比如通信區域中的高大障礙物。
2、IEEE
802.11系列標準是IEEE制訂的無線區域網標准,主要對網路的物理層和媒質訪問控制層進行規定,其中重點是對媒質訪問控制層的規定。目前該系列的標准有:IEEE802.11、IEEE
。802.11b、IEEE
802.11a、IEEE
802.11g、IEEE
802.11d、IEEE
802.11e、IEEE802.11f、IEEE
802.11h、IEEE
802.11i、IEEE
802.11j等,其中每個標准都有其自身的優勢和缺點。
3、WIFI
Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設備(如PDA、手機)等終端以無線方式互相連接的技術。Wi-Fi是一個無線網路通信技術的品牌,由Wi-Fi聯盟(Wi-Fi
Alliance)所持有。目的是改善基於IEEE
802.11標準的無線網路產品之間的互通性。現時一般人會把Wi-Fi及IEEE
802.11混為一談。甚至把Wi-Fi等同於無線網際網路。
4、IEEE
802.11g
IEEE
802.11g是對IEEE
802.11b的一種高速物理層擴展,它也工作於2.4GHz頻帶,物理層採用直接序列擴頻(DSSS)技術,而且它採用了OFDM技術,使無線網路傳輸速率最高可達54Mbps,並且與IEEE802.11b完全兼容。IEEE802.11g和IEEE802.11a的設計方式幾乎是一樣的。

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㈢ 感測器網路的無線通信主要選擇哪些頻段

在頻段選擇上主要集中在433~464MHz、902~928MHz和2.4~2.5GHz的ISM波段。

㈣ 無線感測器網路的內容簡介

學習無線感測器網路,建議從幾個方面入手:
1、找相關專業書籍來深入學習,如無線感測器網路簡明教程,無線感測器網路基礎知識等
2、找相關企業去請教交流,最好能夠針對某個實例進行探究。比如深圳信立,從事無線感測器網路技術長達10年,在這方面應該擁有豐富的技術經驗和成功的合作案例。
以上僅供參考,希望對你有用。

㈤ 無線感測器網路技術的目錄

第1章 現狀與發展
1.1 WSN研究歷史
1.2 WSN與Ad hoc網路
1.3 WSN體系結構
1.4 WSN的應用
1.5 WSN研究
1.6 WSN研究中的若干問題
第一部分 網路支持技術
第2章 路由協議
2.1 概述
2.2 以數據為中心的路由協議
2.3 集群結構路由協議2.4 地理位置信息的路由協議
2.5 WSN路由協議的發展
第3章 MAC協議
3.1 概述
3.2 競爭型MAC協議
3.3 分配型MAC協議
3.4 混合型MAC協議
3.5 MAC層與跨層設計
3.6 本章總結
第4章 物理層設計
4.1 概述
4.2 頻率分配
4.3 通信信道
4.4 調制解調方式
4.5 無線感測器網路物理層設計
4.6 物理層非理想特性研究
4.7 射頻前端功耗分析與低功耗設計考慮
4.8 本章總結
第5章 通信標准
5.1 IEEE 802.15.4標准
5.2 ZigBee標准
5.3 6LowPan草案
5.4 本章總結
第二部分 服務支持技術
第6章 時間同步技術
6.1 基本概念
6.2 傳統與挑戰
6.3 典型時間同步協議
6.4 新型同步機制
6.5 本章總結
第7章 節點定位技術
7.1 概述
7.2 基於測距的定位技術
7.3 無需測距的定位技術
7.4 其他技術主題
7.5 典型定位系統
7.6 展望
第8章 容錯設計技術
8.1 概述
8.2 故障模型
8.3 故障檢測與診斷
8.4 故障修復
8.5 感測器網路的可靠性分析
8.6 本章總結
第9章 安全設計技術
9.1 無線感測器網路安全挑戰
9.2 無線感測器網路安全需求
9.3 無線感測器網路安全威脅
9.4 基本安全技術
9.5 感測器網路加密技術
9.6 節點安全技術
9.7 感測器網路服務組件安全
9.8 本章總結
第10章 服務質量保證
10.1 無線感測器網路服務質量概述
10.2 無線感測器網路感知OoS研究
10.3 無線感測器網路傳輸OoS研究
第三部分 應用支持技術
第11章 網路管理
11.1 網路管理概述
11.2 無線感測器網路管理概述
11.3 無線感測器網路管理系統實例分析
11.4 無線感測器網路管理的發展
11.5 本章總結
第12章 操作系統
12.1 概述
12.2 TinyOS操作系統
12.3 MANTIS操作系統
12.4 SOS操作系統
12.5 TinyOS、MOS和SOS的設計實現比較
12.6 本章總結
第13章 開發環境
13.1 概述
13.2 協議設計
13.3 實現驗證
13.4 本章總結

㈥ 無線感測器網路的特點及關鍵技術

無線感測器網路的特點及關鍵技術

無線感測器網路被普遍認為是二十一世紀最重要的技術之一,是目前計算機網路、無線通信和微電子技術等領域的研究熱點。下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路的特點及關鍵技術,歡迎參考閱讀!

一、無線感測器網路的特點

與其他類型的無線網路相比,感測器網路有著鮮明的特徵。其主要特點可以歸納如下:

(一)感測器節點能量有限。當前感測器通常由內置的電池提供能量,由於體積受限,因而其攜帶的能量非常有限。如何使感測器節點有限的能量得到高效的利用,延長網路生存周期,這是感測器網路面臨的首要挑戰。

(二)通信能力有限。無線通信消耗的能量與通信距離的關系為E=kdn。其中,參數n的取值為2≤n≤4,n的取值與許多因素有關。但是不管n具體的取值,n的取值范圍一旦確定,就表明,無線通信的能耗是隨著距離的增加而更加急劇地增加的。因此,在滿足網路連通性的要求下,應盡量採用多跳通信,減少單跳通信的距離。通常,感測器節點的通信范圍在100m內。

(三)計算、存儲和有限。一方面為了滿足部署的要求,感測器節點往往體積小;另一方面出於成本控制的目的`,節點的價格低廉。這些因素限制了節點的硬體資源,從而影響到它的計算、存儲和通信能力。

(四)節點數量多,密度高,覆蓋面積廣。為了能夠全面准確的監測目標,往往會將成千上萬的感測器節點部署在地理面積很大的區域內,而且節點密度會比較大,甚至在一些小范圍內採用密集部署的方式。這樣的部署方式,可以讓網路獲得全面的數據,提高信息的可靠性和准確性。

(五)自組織。感測器網路部署的區域往往沒有基礎設施,需要依靠感測器節點協同工作,以自組織的方式進行網路的配置和管理。

(六)拓撲結構動態變化。感測器網路的拓撲結構通常是動態變化的,例如部分節點故障或電量耗盡退出網路,有新的節點被部署並加入網路,為節約能量節點在工作和休眠狀態間進行切換,周圍環境的改變造成了無線通信鏈路的變化,以及感測器節點的移動等都會導致感測器網路拓撲結構發生變化。

(七)感知數據量巨大。感測器網路節點部署范圍大、數量多,且網路中的每個感測器通常都產生較大的流式數據並具有實時性,因此網路中往往存在數量巨大的實時數據流。受感測器節點計算、存儲和帶寬等資源的限制,需要有效的分布式數據流管理、查詢、分析和挖掘方法來對這些數據流進行處理。

(八)以數據為中心。對於感測器網路的用戶而言,他們感興趣的是獲取關於特定監測目標的真實可靠的數據。在使用感測器網路時,用戶直接使用其關注的事件作為任務提交給網路,而不是去訪問具有某個或某些地址標識的節點。感測器網路中的查詢、感知、傳輸都是以數據為中心展開的。

(九)感測器節點容易失效。由於感測器網路應用環境的特殊性以及能量等資源受限的原因,感測器節點失效(如電池能量耗盡等)的概率遠大於傳統無線網路節點。因此,需要研究如何提高數據的生存能力、增強網路的健壯性和容錯性以保證部分感測器節點的損壞不會影響到全局任務的完成。此外,對於部署在事故和自然災害易發區域的無線感測器網路,還需要進一步研究當事故和災害導致大部分感測器節點失效時如何最大限度地將網路中的數據保存下來,以提供給災害救援和事故原因分析等使用。

二、關鍵技術

無線感測器網路作為當今信息領域的研究熱點,設計多學科交叉的研究領域,有非常多的關鍵技術有待研究和發現,下面列舉若干。

(一)網路拓撲控制。通過拓撲控制自動生成良好的拓撲結構,能夠提高路由協議和MAC協議的效率,可為數據融合、時間同步和目標定位等多方面奠定基礎,有利於節省能量,延長網路生存周期。所以拓撲控制是無線感測器網路研究的核心技術之一。目前,拓撲控制主要研究的問題是在滿足網路連通度的前提下,通過功率控制或骨幹網節點的選擇,剔除節點之間不必要的通信鏈路,生成一個高效的數據轉發網路拓撲結構。

(二)介質訪問控制(MAC)協議。在無線感測器網路中,MAC協議決定無線信道的使用方式,在感測器節點之間分配有限的無線通信資源,用來構建感測器網路系統的底層基礎結構。MAC協議處於感測器網路協議的底層部分,對感測器網路的性能有較大影響,是保證無線感測器網路高效通信的關鍵網路協議之一。感測器網路的強大功能是由眾多節點協作實現的。多點通信在局部范圍需要MAC協議協調其間的無線信道分配,在整個網路范圍內需要路由協議選擇通信路徑。

在設計MAC協議時,需要著重考慮以下幾個方面:

(1)節省能量。感測器網路的節點一般是以干電池、紐扣電池等提供能量,能量有限。

(2)可擴展性。無線感測器網路的拓撲結構具有動態性。所以MAC協議也應具有可擴展性,以適應這種動態變化的拓撲結構。

(3)網路效率。網路效率包括網路的公平性、實時性、網路吞吐量以及帶寬利用率等。

(三)路由協議。感測器網路路由協議的主要任務是在感測器節點和Sink節點之間建立路由以可靠地傳遞數據。由於感測器網路與具體應用之間存在較高的相關性,要設計一種通用的、能滿足各種應用需求的路由協議是困難的,因而人們研究並提出了許多路由方案。

(四)定位技術。位置信息是感測器節點採集數據中不可或缺的一部分,沒有位置信息的監測消息可能毫無意義。節點定位是確定感測器的每個節點的相對位置或絕對位置。節點定位分為集中定位方式和分布定位方式。定位機制也必須要滿足自組織性,魯棒性,能量高效和分布式計算等要求。

(五)數據融合。感測器網路為了有效的節省能量,可以在感測器節點收集數據的過程中,利用本地計算和存儲能力將數據進行融合,取出冗餘信息,從而達到節省能量的目的。

(六)安全技術。安全問題是無線感測器網路的重要問題。由於採用的是無線傳輸信道,網路存在偷聽、惡意路由、消息篡改等安全問題。同時,網路的有限能量和有限處理、存儲能力兩個特點使安全問題的解決更加復雜化了。

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㈧ 無線感測器網路可能採用哪些無線通信方式

基於XL.SN智能感測網路的無線感測器數據採集傳輸系統,可以實現對溫度,壓力,氣體,溫濕度,液位,流量,光照,降雨量,振動,轉速等數據參數的實時採集,無線傳輸,無線監控與預警。在實際應用中,無線感測器數據採集傳輸系統常見的包括深圳信立科技農業物聯網智能大棚環境監控系統,智慧養殖環境監控系統,智慧管網管溝監控系統,倉儲館藏環境監控系統,機房實驗室環境監控系統,危險品倉庫環境監控系統,大氣環境監控系統,智能製造運行過程監控系統,能源管理系統,電力監控系統等。
無線感測器數據採集傳輸系統,比較常用的的無線數據傳輸組網技術包括433MHZ,Zigbee(2.4G),運營商網路(GPRS)等三種方式,其中433MHZ,Zigbee(2.4G)屬於近距離無線通訊技術,並且都使用ISM免執照頻段。運營商網路(GPRS)屬於遠距離無線通訊技術,按數據流量收費。
1、基於Zigbee(2.4G)的智能感測網路
ZigBee的特點是低功耗、高可靠性、強抗干擾性,布網容易,通過無線中繼器可以非常方便地將網路覆蓋范圍擴展至數十倍,因此從小空間到大空間、從簡單空間環境到復雜空間環境的場合都可以使用。但相比於WiFi技術,Zigbee是定位於低傳輸速率的應用,因此Zigbee顯然不適合於高速上網、大文件下載等場合。對於餐飲行業的無線點餐應用,由於其數據傳輸量一般來說都不是很大,因此Zigbee技術是非常適合該應用的。

2、基於433MHz的智能感測網路
433MHz技術使用433MHz無線頻段,因此相比於WiFi和Zigbee,433MHz的顯著優勢是無線信號的穿透性強、能夠傳播得更遠。但其缺點也是很明顯的,就是其數據傳輸速率只有9600bps,遠遠小於WiFi和Zigbee的數據速率,因此433Mhz技術一般只適用於數據傳輸量較少的應用場合。從通訊可靠性的角度來講,433Mhz技術和WiFi一樣,只支持星型網路的拓撲結構,通過多基站的方式實現網路覆蓋空間的擴展,因此其無線通訊的可靠性和穩定性也遜於Zigbee技術。另外,不同於Zigbee和WiFi技術中所採用的加密功能,433Mhz網路中一般採用數據透明傳輸協議,因此其網路安全可靠性也是較差的。

3、基於運營商的智能感測網路
GPRS無線傳輸設備主要針對工業級應用,是一款內嵌GSM/GPRS核心單元的無線Modem,採用GSM/GPRS網路為傳輸媒介,是一款基於移動GSM短消息平台和GPRS數據業務的工業級通訊終端。它利用GSM 移動通信網路的簡訊息和GPRS業務為用戶搭建了一個超遠距離的數據傳輸平台。
標准工業規格設計,提供RS232標准介面,直接與用戶設備連接,實現中英文簡訊功能,彩信功能,GPRS數據傳輸功能。具有完備的電源管理系統,標準的串列數據介面。外觀小巧,軟體介面簡單易用。可廣泛應用於工業簡訊收發、GPRS實時數據傳輸等諸多工業與民用領域。