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宋文强无线传感器网络通信标准

发布时间: 2024-05-14 17:01:46

㈠ 无线通信网络如何分类

无线根据国际上所采用的通信技术种类可将无线传感器网络划分为无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、低速率无线个域网(LR-WPAN)。以下是对各类网络各自常见和常用的通信技术进行简单介绍。
1、无线局域网(WLAN)
无线局域网是指以无线电波、红外线等无线媒介来代替目前有线局域网中的传输媒介(比如电缆)而构成的网络。无线局域网内使用的通信技术覆盖范围一般为半径100m左右,也就是说差不多几个房间或小公司的办公室。当然实际的覆盖范围受很多因素影响,比如通信区域中的高大障碍物。
2、IEEE
802.11系列标准是IEEE制订的无线局域网标准,主要对网络的物理层和媒质访问控制层进行规定,其中重点是对媒质访问控制层的规定。目前该系列的标准有: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,其中每个标准都有其自身的优势和缺点。
3、WIFI
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi
Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE
802.11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把Wi-Fi及IEEE
802.11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。
4、IEEE
802.11g
IEEE
802.11g是对IEEE
802.11b的一种高速物理层扩展,它也工作于2.4GHz频带,物理层采用直接序列扩频(DSSS)技术,而且它采用了OFDM技术,使无线网络传输速率最高可达54Mbps,并且与IEEE802.11b完全兼容。IEEE802.11g和IEEE802.11a的设计方式几乎是一样的。

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㈢ 传感器网络的无线通信主要选择哪些频段

在频段选择上主要集中在433~464MHz、902~928MHz和2.4~2.5GHz的ISM波段。

㈣ 无线传感器网络的内容简介

学习无线传感器网络,建议从几个方面入手:
1、找相关专业书籍来深入学习,如无线传感器网络简明教程,无线传感器网络基础知识等
2、找相关企业去请教交流,最好能够针对某个实例进行探究。比如深圳信立,从事无线传感器网络技术长达10年,在这方面应该拥有丰富的技术经验和成功的合作案例。
以上仅供参考,希望对你有用。

㈤ 无线传感器网络技术的目录

第1章 现状与发展
1.1 WSN研究历史
1.2 WSN与Ad hoc网络
1.3 WSN体系结构
1.4 WSN的应用
1.5 WSN研究
1.6 WSN研究中的若干问题
第一部分 网络支持技术
第2章 路由协议
2.1 概述
2.2 以数据为中心的路由协议
2.3 集群结构路由协议2.4 地理位置信息的路由协议
2.5 WSN路由协议的发展
第3章 MAC协议
3.1 概述
3.2 竞争型MAC协议
3.3 分配型MAC协议
3.4 混合型MAC协议
3.5 MAC层与跨层设计
3.6 本章总结
第4章 物理层设计
4.1 概述
4.2 频率分配
4.3 通信信道
4.4 调制解调方式
4.5 无线传感器网络物理层设计
4.6 物理层非理想特性研究
4.7 射频前端功耗分析与低功耗设计考虑
4.8 本章总结
第5章 通信标准
5.1 IEEE 802.15.4标准
5.2 ZigBee标准
5.3 6LowPan草案
5.4 本章总结
第二部分 服务支持技术
第6章 时间同步技术
6.1 基本概念
6.2 传统与挑战
6.3 典型时间同步协议
6.4 新型同步机制
6.5 本章总结
第7章 节点定位技术
7.1 概述
7.2 基于测距的定位技术
7.3 无需测距的定位技术
7.4 其他技术主题
7.5 典型定位系统
7.6 展望
第8章 容错设计技术
8.1 概述
8.2 故障模型
8.3 故障检测与诊断
8.4 故障修复
8.5 传感器网络的可靠性分析
8.6 本章总结
第9章 安全设计技术
9.1 无线传感器网络安全挑战
9.2 无线传感器网络安全需求
9.3 无线传感器网络安全威胁
9.4 基本安全技术
9.5 传感器网络加密技术
9.6 节点安全技术
9.7 传感器网络服务组件安全
9.8 本章总结
第10章 服务质量保证
10.1 无线传感器网络服务质量概述
10.2 无线传感器网络感知OoS研究
10.3 无线传感器网络传输OoS研究
第三部分 应用支持技术
第11章 网络管理
11.1 网络管理概述
11.2 无线传感器网络管理概述
11.3 无线传感器网络管理系统实例分析
11.4 无线传感器网络管理的发展
11.5 本章总结
第12章 操作系统
12.1 概述
12.2 TinyOS操作系统
12.3 MANTIS操作系统
12.4 SOS操作系统
12.5 TinyOS、MOS和SOS的设计实现比较
12.6 本章总结
第13章 开发环境
13.1 概述
13.2 协议设计
13.3 实现验证
13.4 本章总结

㈥ 无线传感器网络的特点及关键技术

无线传感器网络的特点及关键技术

无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一,是目前计算机网络、无线通信和微电子技术等领域的研究热点。下面我为大家搜索整理了关于无线传感器网络的特点及关键技术,欢迎参考阅读!

一、无线传感器网络的特点

与其他类型的无线网络相比,传感器网络有着鲜明的特征。其主要特点可以归纳如下:

(一)传感器节点能量有限。当前传感器通常由内置的电池提供能量,由于体积受限,因而其携带的能量非常有限。如何使传感器节点有限的能量得到高效的利用,延长网络生存周期,这是传感器网络面临的首要挑战。

(二)通信能力有限。无线通信消耗的能量与通信距离的关系为E=kdn。其中,参数n的取值为2≤n≤4,n的取值与许多因素有关。但是不管n具体的取值,n的取值范围一旦确定,就表明,无线通信的能耗是随着距离的增加而更加急剧地增加的。因此,在满足网络连通性的要求下,应尽量采用多跳通信,减少单跳通信的距离。通常,传感器节点的通信范围在100m内。

(三)计算、存储和有限。一方面为了满足部署的要求,传感器节点往往体积小;另一方面出于成本控制的目的`,节点的价格低廉。这些因素限制了节点的硬件资源,从而影响到它的计算、存储和通信能力。

(四)节点数量多,密度高,覆盖面积广。为了能够全面准确的监测目标,往往会将成千上万的传感器节点部署在地理面积很大的区域内,而且节点密度会比较大,甚至在一些小范围内采用密集部署的方式。这样的部署方式,可以让网络获得全面的数据,提高信息的可靠性和准确性。

(五)自组织。传感器网络部署的区域往往没有基础设施,需要依靠传感器节点协同工作,以自组织的方式进行网络的配置和管理。

(六)拓扑结构动态变化。传感器网络的拓扑结构通常是动态变化的,例如部分节点故障或电量耗尽退出网络,有新的节点被部署并加入网络,为节约能量节点在工作和休眠状态间进行切换,周围环境的改变造成了无线通信链路的变化,以及传感器节点的移动等都会导致传感器网络拓扑结构发生变化。

(七)感知数据量巨大。传感器网络节点部署范围大、数量多,且网络中的每个传感器通常都产生较大的流式数据并具有实时性,因此网络中往往存在数量巨大的实时数据流。受传感器节点计算、存储和带宽等资源的限制,需要有效的分布式数据流管理、查询、分析和挖掘方法来对这些数据流进行处理。

(八)以数据为中心。对于传感器网络的用户而言,他们感兴趣的是获取关于特定监测目标的真实可靠的数据。在使用传感器网络时,用户直接使用其关注的事件作为任务提交给网络,而不是去访问具有某个或某些地址标识的节点。传感器网络中的查询、感知、传输都是以数据为中心展开的。

(九)传感器节点容易失效。由于传感器网络应用环境的特殊性以及能量等资源受限的原因,传感器节点失效(如电池能量耗尽等)的概率远大于传统无线网络节点。因此,需要研究如何提高数据的生存能力、增强网络的健壮性和容错性以保证部分传感器节点的损坏不会影响到全局任务的完成。此外,对于部署在事故和自然灾害易发区域的无线传感器网络,还需要进一步研究当事故和灾害导致大部分传感器节点失效时如何最大限度地将网络中的数据保存下来,以提供给灾害救援和事故原因分析等使用。

二、关键技术

无线传感器网络作为当今信息领域的研究热点,设计多学科交叉的研究领域,有非常多的关键技术有待研究和发现,下面列举若干。

(一)网络拓扑控制。通过拓扑控制自动生成良好的拓扑结构,能够提高路由协议和MAC协议的效率,可为数据融合、时间同步和目标定位等多方面奠定基础,有利于节省能量,延长网络生存周期。所以拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。目前,拓扑控制主要研究的问题是在满足网络连通度的前提下,通过功率控制或骨干网节点的选择,剔除节点之间不必要的通信链路,生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。

(二)介质访问控制(MAC)协议。在无线传感器网络中,MAC协议决定无线信道的使用方式,在传感器节点之间分配有限的无线通信资源,用来构建传感器网络系统的底层基础结构。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分,对传感器网络的性能有较大影响,是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。传感器网络的强大功能是由众多节点协作实现的。多点通信在局部范围需要MAC协议协调其间的无线信道分配,在整个网络范围内需要路由协议选择通信路径。

在设计MAC协议时,需要着重考虑以下几个方面:

(1)节省能量。传感器网络的节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量,能量有限。

(2)可扩展性。无线传感器网络的拓扑结构具有动态性。所以MAC协议也应具有可扩展性,以适应这种动态变化的拓扑结构。

(3)网络效率。网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等。

(三)路由协议。传感器网络路由协议的主要任务是在传感器节点和Sink节点之间建立路由以可靠地传递数据。由于传感器网络与具体应用之间存在较高的相关性,要设计一种通用的、能满足各种应用需求的路由协议是困难的,因而人们研究并提出了许多路由方案。

(四)定位技术。位置信息是传感器节点采集数据中不可或缺的一部分,没有位置信息的监测消息可能毫无意义。节点定位是确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置。节点定位分为集中定位方式和分布定位方式。定位机制也必须要满足自组织性,鲁棒性,能量高效和分布式计算等要求。

(五)数据融合。传感器网络为了有效的节省能量,可以在传感器节点收集数据的过程中,利用本地计算和存储能力将数据进行融合,取出冗余信息,从而达到节省能量的目的。

(六)安全技术。安全问题是无线传感器网络的重要问题。由于采用的是无线传输信道,网络存在偷听、恶意路由、消息篡改等安全问题。同时,网络的有限能量和有限处理、存储能力两个特点使安全问题的解决更加复杂化了。

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㈧ 无线传感器网络可能采用哪些无线通信方式

基于XL.SN智能传感网络的无线传感器数据采集传输系统,可以实现对温度,压力,气体,温湿度,液位,流量,光照,降雨量,振动,转速等数据参数的实时采集,无线传输,无线监控与预警。在实际应用中,无线传感器数据采集传输系统常见的包括深圳信立科技农业物联网智能大棚环境监控系统,智慧养殖环境监控系统,智慧管网管沟监控系统,仓储馆藏环境监控系统,机房实验室环境监控系统,危险品仓库环境监控系统,大气环境监控系统,智能制造运行过程监控系统,能源管理系统,电力监控系统等。
无线传感器数据采集传输系统,比较常用的的无线数据传输组网技术包括433MHZ,Zigbee(2.4G),运营商网络(GPRS)等三种方式,其中433MHZ,Zigbee(2.4G)属于近距离无线通讯技术,并且都使用ISM免执照频段。运营商网络(GPRS)属于远距离无线通讯技术,按数据流量收费。
1、基于Zigbee(2.4G)的智能传感网络
ZigBee的特点是低功耗、高可靠性、强抗干扰性,布网容易,通过无线中继器可以非常方便地将网络覆盖范围扩展至数十倍,因此从小空间到大空间、从简单空间环境到复杂空间环境的场合都可以使用。但相比于WiFi技术,Zigbee是定位于低传输速率的应用,因此Zigbee显然不适合于高速上网、大文件下载等场合。对于餐饮行业的无线点餐应用,由于其数据传输量一般来说都不是很大,因此Zigbee技术是非常适合该应用的。

2、基于433MHz的智能传感网络
433MHz技术使用433MHz无线频段,因此相比于WiFi和Zigbee,433MHz的显着优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。但其缺点也是很明显的,就是其数据传输速率只有9600bps,远远小于WiFi和Zigbee的数据速率,因此433Mhz技术一般只适用于数据传输量较少的应用场合。从通讯可靠性的角度来讲,433Mhz技术和WiFi一样,只支持星型网络的拓扑结构,通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展,因此其无线通讯的可靠性和稳定性也逊于Zigbee技术。另外,不同于Zigbee和WiFi技术中所采用的加密功能,433Mhz网络中一般采用数据透明传输协议,因此其网络安全可靠性也是较差的。

3、基于运营商的智能传感网络
GPRS无线传输设备主要针对工业级应用,是一款内嵌GSM/GPRS核心单元的无线Modem,采用GSM/GPRS网络为传输媒介,是一款基于移动GSM短消息平台和GPRS数据业务的工业级通讯终端。它利用GSM 移动通信网络的短信息和GPRS业务为用户搭建了一个超远距离的数据传输平台。
标准工业规格设计,提供RS232标准接口,直接与用户设备连接,实现中英文短信功能,彩信功能,GPRS数据传输功能。具有完备的电源管理系统,标准的串行数据接口。外观小巧,软件接口简单易用。可广泛应用于工业短信收发、GPRS实时数据传输等诸多工业与民用领域。