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這是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用ppt,包括了概述,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及協(xié)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu),傳輸層與應(yīng)用層,無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺,自行設(shè)計傳感器節(jié)點(diǎn),操作系統(tǒng)等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用ppt是由紅軟PPT免費(fèi)下載網(wǎng)推薦的一款課件PPT類型的PowerPoint.
一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介 1、1概述 科技發(fā)展的腳步越來越快,人類已經(jīng)置身于信息時代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術(shù)——傳感器技術(shù),也得到了極大的發(fā)展。傳感器信息獲取技術(shù)已經(jīng)從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,并將會帶來一場信息革命 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork)綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),能夠協(xié)同地實(shí)時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息,并對其進(jìn)行處理,處理后的信息通過無線方式發(fā)送,并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。 1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) 1.傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目大,密度高,采用空間位置尋址。 2.傳感器接點(diǎn)的能量、計算能力和存儲能力有限(能量、計算存儲低、關(guān)鍵在有效簡單的路由協(xié)議) 3.無線傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變化,有自組織能力。(與傳統(tǒng)的有不同的特點(diǎn)和技術(shù)要求:它根據(jù)需要可以在工作和休眠之間切換,因此網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化于是運(yùn)用了嵌入式系統(tǒng)。傳統(tǒng)重在QOS和更大的寬帶保證,并且是靜止的。無線的要節(jié)省能量,連通性和延長運(yùn)行壽命) 4.傳感器節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)融合能力(與Mesh網(wǎng)絡(luò)區(qū)別,數(shù)據(jù)小,移動,重能源。 與無線Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)比數(shù)量多、密度大、易受損、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁、廣播式點(diǎn)對多通信、節(jié)點(diǎn)能量、計算能力受限。) 1、3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及協(xié)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1、3、1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[1]如圖1所示,傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn),匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)任意的分布在某一監(jiān)測區(qū)域內(nèi),節(jié)點(diǎn)以自組織的形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),通過多跳中繼方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn),最后通過Internet或其他網(wǎng)絡(luò)通訊方式將監(jiān)測信息傳送到管理節(jié)點(diǎn)。同樣的,用戶可以通過管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行命令的發(fā)布,告知傳感器節(jié)點(diǎn)收集監(jiān)測信息。 圖1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖 1.3.2無線傳感器通信協(xié)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 物理層技術(shù) 為數(shù)據(jù)流傳輸所需的物理連接的建立、維護(hù)和釋放提供的機(jī)械的、電氣的、功能和規(guī)程性的模塊就叫做物理層 在物理層面上,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遵從的主要是IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)(Zigbee) 數(shù)據(jù)鏈路層(MAC層協(xié)議) 數(shù)據(jù)鏈路層(MAC層協(xié)議) 信號的傳輸要靠信道,因此信道也就成為了一種寶貴的資源。怎樣合理有效的分配信道,就是數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層要解決的問題了 網(wǎng)絡(luò)層(路由) 網(wǎng)絡(luò)層(路由) 兩個基本功能:確定最佳路徑和通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息 1 泛洪式路由 2 SPIN(SPIN是一組基于協(xié)商并且具有能量自適應(yīng)功能的協(xié) 議) 3 LEACH(LEACH是一種分層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,它以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇簇首節(jié)點(diǎn),將全網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個傳感器節(jié)點(diǎn),從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗的目的。這里要解釋一下簇,簇是分層路由協(xié)議的概念,根據(jù)分層路由協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)被劃分成不同簇,每一個簇由一個簇首和簇成員組成,多個簇首形成高級的網(wǎng)絡(luò),簇首節(jié)點(diǎn)不僅負(fù)責(zé)其轄下簇內(nèi)信息的收集和融合處理,還負(fù)責(zé)簇之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)) 4 PEGASIS(PEGASIS可謂LEACH的升級版本。) 傳輸層與應(yīng)用層 傳輸層 傳輸層提供無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的尋址方式變換為外部網(wǎng)絡(luò)的尋址方式,也就是完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。 應(yīng)用層 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也有一個屬于自己的操作系統(tǒng)—TinyOS。這個系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)意義上的操作系統(tǒng),它更像一個編程構(gòu)架,在此構(gòu)架下,搭配一組必要的組件,就能方便地編譯出面向特定應(yīng)用的操作系統(tǒng) 2、1無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2、2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題 覆蓋問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)配置首先面臨的基本問題,因?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)可能任意分布在配置區(qū)域,它反映了一個無線傳感網(wǎng)絡(luò)某區(qū)域被鑒測和跟蹤的狀況 三、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議 所謂的MAC協(xié)議,就是通過一組規(guī)則和過程來更有效、有序和公平地使用共享介質(zhì)。它實(shí)現(xiàn)兩大基本功能目標(biāo):在密集散布的傳感器現(xiàn)場能夠有助于建立起一個基本網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施所需的數(shù)據(jù)通信鏈路;協(xié)調(diào)共享介質(zhì)的訪問 3.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議 主要完成兩大功能:一是選擇適合的優(yōu)化路徑,一是沿著選定的路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) 泛洪協(xié)議 SPIN協(xié)議 定向擴(kuò)散(Directed Diffusion)協(xié)議 LEACH協(xié)議 3.3無線傳感器能量管理機(jī)制 1) 動態(tài)功率管理(dynamic power management,簡稱DPM) 2) 動態(tài)電壓調(diào)度(dynamic voltage scheduling,簡稱DVS) 3.3.1動態(tài)功率管理(dynamic power management,簡稱DPM) 在多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中,監(jiān)測事件具有很強(qiáng)的偶發(fā)性,節(jié)點(diǎn)上所有的工作單元沒有必要時刻保持在正常的工作狀態(tài).處于沉寂狀態(tài),甚至完全關(guān)閉,必要時加以喚醒是一種有效的系統(tǒng)節(jié)能方案.傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的主要功耗器件有處理器、內(nèi)存、帶A/D的傳感器和無線收發(fā)單元.Sinhua等人根據(jù)它們的狀態(tài)組合的有效性,將整個節(jié)點(diǎn)分為5種工作狀態(tài),在嵌入式操作系統(tǒng)的支持下進(jìn)行切換,既滿足了功能的需要,又節(jié)省了功耗. 3.3.2動態(tài)電壓調(diào)度(dynamic voltage scheduling,簡稱DVS) 3.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QOS保證技術(shù) 3.5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù) 3.6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制 3.7無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù) 3.8無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步管理機(jī)制 四、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺 4、1硬件結(jié)構(gòu) 傳感器節(jié)點(diǎn) 匯聚節(jié)點(diǎn) 管理平臺 傳感器節(jié)點(diǎn) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微型節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和電源管理單元4部分組成 匯聚節(jié)點(diǎn) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)作為匯聚節(jié)點(diǎn)時,其主要功能就足連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)(如Internet),將傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星發(fā)送給用戶。 管理平臺 管理平臺對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測、管理,它通常為運(yùn)行有網(wǎng)絡(luò)管理軟件的PC機(jī)或者手持終端設(shè)備 4、2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺 目前傳感器節(jié)點(diǎn)種類繁多,很多科研機(jī)構(gòu)都開放自己的硬件平臺,但是這些硬件平臺之間主要區(qū)別在于所采用的處理器、無線通信方式、傳感器配置不同。下面具體介紹幾家公司的硬件平臺。 Crossbow(公司) Wireless Module Sensor Boards Gateways Mote(公司)的 Tmote Sky Tmote Connect 其他的一些硬件平臺 Intel 公司的intel mote2 Chipcon 公司的cc2420ZDK Ember公司的em250 Development kit Freescale公司的 mc13191 中科院的minigains系列 自行設(shè)計傳感器節(jié)點(diǎn) 數(shù)據(jù)采集單元 負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,本設(shè)計中數(shù)據(jù)采集單元包括了溫度、濕度、光強(qiáng)度、加速度和大氣壓力傳感器;數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)控制整 個節(jié)點(diǎn)的處理操作、路由協(xié)議、同步定位、功耗管理、任務(wù)管理等;數(shù)據(jù)傳輸單元負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信,交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù);電源管理單元選通 所用到的傳感器,節(jié)點(diǎn)電源由兩節(jié)1.5V堿性電池組成,今后將采用微型紐扣電池,以進(jìn)一步減小體積。為了調(diào)試方便及可擴(kuò)展性,將數(shù)據(jù)采集單元獨(dú)立出來,做成兩塊能相互套接的可擴(kuò)展主板 數(shù)據(jù)處理單元 如設(shè)計中數(shù)據(jù)處理單元選用Atmel公司的ATmega128L微控制器,它是采用低功耗COMS工藝生產(chǎn)的基于RISC結(jié)構(gòu)的8位微控制器,是目前AVR系列中功能最強(qiáng)大的單片機(jī)。 ATmega128L具有豐富的資源和極低的功耗。它具有片內(nèi)128KB的程序Flash,4KB的數(shù)據(jù)SRAM,可外擴(kuò)到64KB的E2PROM。此外,它還有8個10位ADC通道,2個8位和2個16位硬件定時/計數(shù)器,并可在多種不同的模式下工作;8個PWM通道、可編程看門狗定時器和片上振蕩器、片上模擬比較器;UART、SPI、I2C總線接口;JTAG接口。除了正常操作模式外,還具有六種不同等級的低功耗操作模式,每種模式具有不同的功耗 無線收發(fā)模塊設(shè)計 CC2420是Chipcon公司開發(fā)的首款符合Zigbee標(biāo)準(zhǔn)的2.4 GHz射頻芯片,集成了所有Zigbee技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),可快速應(yīng)用到Zigbee產(chǎn)品中。Zigbee是建立在IEEE 802.15.4定義的可靠的PHY(物理層)和MAC(媒體訪問控制層)之上的標(biāo)準(zhǔn),它定義了網(wǎng)絡(luò)層、安全層和應(yīng)用層。Zigbee的協(xié)議架構(gòu)如圖2所示 操作系統(tǒng) TinyOS MANTIS OS SOS MagnetOS PEEROS AmbitentRT
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全PPT:這是一個關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全PPT,包括了什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò),WSN概念,WSN網(wǎng)絡(luò)概述,WSN概述,無線傳感器網(wǎng)絡(luò),傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)體,傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧,通信協(xié)議,關(guān)鍵技術(shù),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等內(nèi)容。WSN概念無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN:Wireless Sensor Network)是由部署在待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量的廉價的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成。通過無線通信的方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其根本的目的就是協(xié)作地感知、采集和處理被該傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域中的信息。經(jīng)過一定的初級處理并發(fā)送給對待測信息感興趣的觀察者 WSN概述影響力 ☆美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評論在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展報告中將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最有影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大技術(shù)之一!顐鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)被列為未來3大高科技產(chǎn)業(yè)一!蠲绹摹都夹g(shù)評論》將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一項(xiàng)未來新興技術(shù)!睢渡虡I(yè)周刊》 預(yù)測的未來4大新技術(shù)中,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也列入其中等。傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)體傳感器節(jié)點(diǎn):傳感器模塊:信息采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理器模塊:控制、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線通訊模塊:無線通信,交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)能量供應(yīng)模塊:提供能量匯聚點(diǎn)功能:連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換,發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測任務(wù),轉(zhuǎn)發(fā)收集到的數(shù)據(jù)。特點(diǎn):連續(xù)供電、功能強(qiáng)、數(shù)量少等 傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧 橫向的通信協(xié)議層和縱向的網(wǎng)絡(luò)管理平臺能源管理平臺:管理傳感器節(jié)點(diǎn)如何使用能量;移動管理平臺:檢測和冊傳感器節(jié)點(diǎn)的移動,護(hù)到匯聚點(diǎn)的路由,使得傳感器節(jié)點(diǎn)能夠跟蹤它的鄰居;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)傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧通信協(xié)議—物理層協(xié)議物理層協(xié)議: 研究傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的傳輸媒體、頻段選擇及調(diào)制方式,歡迎點(diǎn)擊下載無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全PPT。
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