无线传感网的技术概述

1.        无线传感网定义:

WSN(wireless sensor networks)是无线传感器网络是由大量的具有感知能力的传感器节点,通过自组织方式构成的无线网络。综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络、无线通信技术和分布式信息处理技术。

是由一组无线传感器节点以Ad hoc(自组织)方式组成的无线网络,其中包括普通节点和汇聚节点,目的是协作地感知、收集、处理传感网所覆盖的地理区域中感知对象的信息,并传递给观察者。

2.        传感网的三要素:

传感器、感知对象、观察者 

3.        无线传感网体系结构
 
试题:画出WSN网络结构图,说明各子系统的功能实体的主要作用(10分)

答:体系结构图如图,其中包括三大部分:传感网络部分,汇集结点,管理节点;

传感网主要完成环境信息的检测和控制,汇集结点完成传感网的数据和管理中心的互联,主要完成数据融合,协议转换等,管理节点实现传感网的管理和控制命令操作。

无线传感网体系结构

4.        传感器网络节点的组成:

WSN节点是一个微型化的嵌入式系统,它构成无线传感网的基础层支持平台。节点通过自组织方式,感知、收集、处理区域信息,并通过多跳方式将整个区域信息传送给基站或汇聚节点。由感知单元、处理单元、无线通信单元、能源供给单元四部分组成。 

试题:画出WSN网络节点结构图,说明各子模块的功能和作用

节点结构图如图,其中包括三大部分:感知模块,数据处理模块,无线通信模块;感知模块完成环境数据的采集,包括传感器和AD转换器;数据处理完成节点的各种控制和数据的融合处理等,有微处理器和存储器组成;通信模块实现节点间的无线通信功能。由网络层、MAC层和无线收发组成。(5分)

传感器网络节点的组成

5.        什么是WSN协议栈

协议栈将功率意识和路由意识组合在一起,将数据和网络协议组合在一起,在无线传输媒介上进行能量的高效传输,支持各个传感器节点相互协作。协议栈由应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层、功率管理平面、移动管理平面、任务管理平面组成。

6.        传感器节点的限制因素:

电源能量有限、计算处理能力有限、通信能力有限 

7.        无线传感网的特点?
①  传感网规模大,密度高
②  传感器节点的能量、计算能力和存储容量有限
③  无线传感网的拓扑结构易变化,具有自组织能力
④  网络的自动管理和高度的协作性
⑤  传感节点具有数据融合能力
⑥  以数据为中心的网络
⑦  安全性问题严重 

8.        简述WSN与ad hoc网络的异同点
(1)相同点都是通过自组织的方式进行通信
(2)不同点:
(a)节点规模:

  • 移动自组网:节点数量通常在几十或上百
  • 传感器网络:节点数目往往高出好几个数量级

(b)      节点密度:

  • 移动自组网:小
  •  传感器网络:大(冗余部署的结果)

(c)      拓扑变化的原因:

  • 移动自组网:节点运动
  • 传感器网络:节点休眠调度、环境干扰或节点故障引起

(d)      节点处理能力:

  • 移动自组网:较强
  • 传感器网络:十分有限

(e)      通信方式

  • 移动自组网:点对点通信
  • 传感器网络:广播通信

(f)       WSN以数据为中心

9.        无线传感网的关键技术及应用?

①网络拓扑控制

②网络协议

③网络安全

④时间同步

⑤定位技术

⑥数据融合

⑦数据管理

⑧无线通信技术

⑨嵌入式操作系统

⑩应用层技术。

应用:军事、环境监测、工业、智能医疗、智能家居、建筑物和大型设备安全状态的监控、应急救援 

10.     无线传感网发展的三阶段?

①  传统的传感器系统

②传感网节点集成化

③多跳自组网 

11.     名词解释

节点:WSN节点是一个微型化的嵌入式系统,它构成无线传感网的基础层支持平台。节点通过自组织方式,感知、收集、处理区域信息,并通过多跳方式将整个区域信息传送给基站或汇聚节点。由感知单元、处理单元、无线通信单元、能源供给单元四部分组成。

汇聚节点:接收节点群发出的信息的节点

簇头:分布式的无线传感网多为分簇形式,将传感器节点分为多个簇,每个簇存在一个簇头节点,负责簇内节点的管理和数据融合。

文章来源:http://blog.csdn.net/zm1_1zm/article/details/53402505

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