無線傳感器網(wǎng)絡(luò)知識點歸納

1、一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定義，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)三要素，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)示意圖，組成部分（P1-2）定義：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensor network, WSN）是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的成本 很低、微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通 信方式形成的一種多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆 蓋范圍內(nèi)感知對象的信息，并發(fā)送給觀察 者或者用戶另一種定義：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是大量的靜止或移 動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無 線網(wǎng)絡(luò)，目的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報告給用戶三要素：

2、傳感器，感知對象和觀察者任務(wù)：利用傳感器節(jié)點來監(jiān)測節(jié)點周圍的環(huán)境，收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后通過無線收發(fā)裝置采用多跳路由的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點，再通過匯聚節(jié)點將數(shù)據(jù)傳送到用戶端，從而達(dá)到對目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)測體系結(jié)構(gòu)示意圖： 組成部分：傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點、網(wǎng)關(guān)節(jié)點和基站無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點（P2-4）大規(guī)模性且具有自適應(yīng)性無中心和自組織網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性強(qiáng)以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)性無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件組成結(jié)構(gòu)（P4-6）無線傳感器節(jié)點的硬件部分一般由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊4部分組成。常見的無線傳感器節(jié)點產(chǎn)品，幾種Crossbow公司的Mica系列節(jié)點（Mica2、 Telo

3、sb）的硬件組成（P6）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)（P7）1.各層協(xié)議的功能應(yīng)用層：主要任務(wù)是獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步處理，包括一系列基于監(jiān)測任務(wù)的應(yīng)用層軟件傳輸層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的傳輸控制網(wǎng)絡(luò)層：主要負(fù)責(zé)路由生成與路由選擇數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)成幀，幀檢測，媒體訪問和差錯控制物理層：實現(xiàn)信道的選擇、無線信號的監(jiān)測、信號的發(fā)送與接收等功能2.管理平臺的功能（1）能量管理平臺管理傳感器節(jié)點如何使用能源。（2）移動管理平臺檢測并注冊傳感器節(jié)點的移動，維護(hù)到匯聚節(jié)點的路由，使得傳感器節(jié)點能夠動態(tài)跟蹤?quán)従拥奈恢谩＃?）任務(wù)管理平臺在一個給定的區(qū)域內(nèi)平衡和調(diào)度監(jiān)測任務(wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域（P8-9）軍事應(yīng)

4、用智能農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測醫(yī)療健康緊急和臨時場合家庭應(yīng)用空間探索其他方面應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)(P13)低能耗實時性低成本安全和抗干擾協(xié)作靈活、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系跨層設(shè)計無線傳感器節(jié)點的限制：電源能量有限，通信能力有限，計算和存儲能力有限二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)：物理層、MAC層、路由、數(shù)據(jù)融合技術(shù)（這幾部分沒有講，需要自己自學(xué)了解相關(guān)內(nèi)容，沒講的部分會以選擇題的形式簡單考核）、無線電波、ISM波段頻譜P15-16無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的四種不同的狀態(tài)及其能耗消耗對比無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計路由協(xié)議的重要目標(biāo)，以及在設(shè)計路由協(xié)議是需要考慮哪些關(guān)鍵問題？P22-23 重要目標(biāo)：就是在傳輸數(shù)據(jù)的同時

5、，最大限度地延長網(wǎng)絡(luò)壽命，并且避免網(wǎng)絡(luò)連通性降低。關(guān)鍵問題：節(jié)點部署數(shù)據(jù)精確性前提下的能耗以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)據(jù)報告模型魯棒性與容錯性網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性數(shù)據(jù)融合了解幾種常見的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議（平面路由）缺點，協(xié)議實現(xiàn)的基本思想？P23-27Flooding與Gossiping路由協(xié)議Flooding路由協(xié)議缺陷：信息內(nèi)爆，部分重疊現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)資源利用不合理Gossiping路由協(xié)議缺陷：仍存在網(wǎng)絡(luò)資源利用不合理和重疊現(xiàn)象定向擴(kuò)散路由協(xié)議LEACH路由協(xié)議GRID路由協(xié)議SAR路由協(xié)議無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合的作用與基本思想：數(shù)據(jù)融合的作用：P41數(shù)據(jù)融合的基本思想：在從各個節(jié)點收集數(shù)據(jù)的過程中，利用節(jié)

6、點本地的計算機(jī)和存儲能力處理數(shù)據(jù)，去除冗余數(shù)據(jù)，盡量減少網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量，提高數(shù)據(jù)采集效率，到達(dá)減少能源消耗、延長網(wǎng)絡(luò)生命期的目的。三、Zigbee協(xié)議棧與Zstack開發(fā)（主要參考第二章2.9，及其補(bǔ)充的ppt以及實驗例子代碼）常見的Zigbee芯片（純射頻芯片與SOC）與協(xié)議棧； Zigbee特點與Zigbee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；（星形、網(wǎng)狀、樹形簇狀網(wǎng)絡(luò)，）Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型、網(wǎng)絡(luò)組成、協(xié)調(diào)器、路由器、終端的主要作用， Zstack編譯選項；Zigbee地址（64位IEEE MAC地址與16位zigbee短地址，廣播地址、綁定通信地址，協(xié)調(diào)器地址）；Zig

7、bee Zstack編程框架（基本點對點通信常用函數(shù)、常用消息、SAPI框架的各種函數(shù)）；（參考例子代碼）使用Zigbee協(xié)議棧進(jìn)行開發(fā)的思路與進(jìn)行應(yīng)用程序通信的步驟；（王小強(qiáng)那本教材pdf P37）四、數(shù)據(jù)管理技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)為中心、分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、設(shè)計目標(biāo) （P86-89） 設(shè)計目標(biāo)：網(wǎng)內(nèi)節(jié)能性查詢實時性高容錯性系統(tǒng)可擴(kuò)展性負(fù)載平衡 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)儲存結(jié)構(gòu)(P90-91)、包括各種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖、特點 P90-93無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的作用 五、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)常見的幾種接入網(wǎng)關(guān)技術(shù) P147常見接入網(wǎng)關(guān)技術(shù)web模式、socket web：基于Web的

8、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)收集傳感器采集來的數(shù)據(jù)，并把它們存儲在數(shù)據(jù)庫中。 用戶通過SQL查詢或網(wǎng)頁的形式獲取網(wǎng)關(guān)內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)。它能夠提供HTTP服務(wù),具有導(dǎo)出信息的功能,使遠(yuǎn)程客戶端能夠?qū)ζ溥M(jìn)行監(jiān)測和管理。它還可以執(zhí)行一些安全功能，如對用戶和數(shù)據(jù)合法性的認(rèn)證。 基于Web的網(wǎng)關(guān)需要具備以下功能：對傳感器采集數(shù)據(jù)的融合，在Internet和WSN間進(jìn)行靈活的查詢管理，WSN高效的接入。 嵌入式數(shù)據(jù)庫sqlite、嵌入式web服務(wù)器boa六、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用極端環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用，使用的相關(guān)技術(shù)：厄瓜多爾火山監(jiān)測及其系統(tǒng)架構(gòu)生活習(xí)性監(jiān)測：緬因大鴨島實驗、及其系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)動物追蹤ZebraNet基于Zigbee的智能家居以及利用所學(xué)過的知識綜合提出針對某種場景的設(shè)計思路與方案七、Contiki 6LoWPAN6LoWPAN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Contiki IPV6無線傳感網(wǎng)組網(wǎng)32.PC Linux Contiki接入網(wǎng)關(guān)的配置方法IPV6節(jié)點與PC聯(lián)網(wǎng)-實驗流程：選擇一個節(jié)點作為邊界路由節(jié)點，下載rpl-border-router固件 選擇一個節(jié)點作為普通數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點，下載rpl-udp-client固件 使用串口線連接邊界路由節(jié)點與運(yùn)行 Li