无线传感器网络-全套PPT课件.pptx

第一章：无线传感器网络概述 ;无线传感器网络介绍 无线传感器网络的体系结构 无线传感器网络研究及发展现状 无线传感器网络所面临的挑战 ;无线传感器网络概述 ;无线传感器网络介绍 ;无线传感器网络介绍 ; 如图所示，无线传感器网络由传感区域内大量的无线节点、Sink节点、外部网络构成.例如，其中节点A感知到数据之后，通过节点B、C、D、E多跳传送给Sink节点，再由Sink节点传送给外部网络（如Internet）。;无线传感器网络的特点及优势 ;（3）节点平等 除了Sink节点之外，无线传感器节点的分布都是随机的，在网络中以自己为中心，只负责自己通信范围内的数据交换； 每个节点都是平等的，没有先后优先级之间的差别，每个节点既可以发送数据也可以接收数据，具有相同的数据处理能力和通信范围。;无线传感器网络的特点及优势--WSN特有的特征;（3）节点变化性强。 自然或者人为的因素较多，易导致网络拥塞 存在自由移动的节点 （4）大规模。 节点数量多，数据存在冗余 节点分布随机、无规律，给协议设计增添了新的难度;无线传感器网络的应用 ;无线传感器网络的应用 ;无线传感器网络的应用 ;无线传感器网络的体系结构--节点结构;WSN节点主要由一个传感器、处理器、电源、信号收发器等模块构成。 传感器：感知、获取监测区域内感兴趣的一些数据。 信号调理电路：将传感器感知的数据转化为模拟信号。 A/D转换电路：将模拟信号转换为数字信号 处理模块：包括微处理器和存储器，对数据进行简单处理。 射频模块：通过发射机将数据发送给目的节点； 电源模块：提供所有模块的能量来源。 如下图，描述了通用节点的体系结构，该结构的核心是一个中央微处理器，用于分时处理操作请求和通信协议。;无线传感器网络的体系结构--网络架构; 传输层 负责将传感器网络的数据提供给外部网络，也就是负责网络中节点间和节点与外部网络之间的通信。 应用层主要由一系列应用软件构成，主要负责监测任务。这一层主要解决三个问题：传感器管理协议、任务分配和数据广播管理协议，以及传感器查询和数据传播管理协议。 ;无线传???器网络的体系结构--网络架构;无线传感器网络研究及发展现状;无线传感器网络面临的挑战;第二章：无线传感器网络物理层概述;无线传感器网络物理层概述 无线传感器网络物理层研究现状及发展 无线传感器网络物理层关键技术 物理层调制解调方式与编码方式 无线传感器网络物理层设计 ;物理层：位于最低层，向下直接与物理传输介质相连接，主要负责数据的调制、发送与接收，是决定WSN的节点体积、成本以及能耗的关键环节。 主要功能：为数据终端设备提供传送数据的通路；传输数据；其他管理工作，如信道状态评估、能量检测等。 节点各单元的功能对比如图所示:;无线传感器网络物理层概述--传输介质;无线传感器网络物理层概述--频率选择;无线传感器网络物理层概述--调制机制;无线传感器网络物理层关键技术;无线传感器网络物理层关键技术;无线传感器网络物理层主要挑战;无线传感器网络物理层关键技术;物理层调制解调方式与编码方式--M-ary调制机制;物理层调制解调方式与编码方式--M-ary调制机制;差分脉冲位置调制机制;自适应编码位置调制机制;自适应编码位置调制机制;无线传感器网络物理层设计--频率分配;无线传感器网络物理层设计--频率分配;无线传感器网络物理层设计--通信信道;无线通信信道的传播特性;自由空间信道;多径信道;加性噪声信道; 如果噪声主要是由电子元件和接收放大器引入的，则称为热噪声，在统计学上表征为高斯噪声。因此，该数学模型称为加性高斯白噪声信道（Additive White Gaussian Noise Channel，AWGN）模型。由于该模型可以广泛地应用于许多通信信道，又由于它在数学上易处理，所以这是目前通信系统分析和设计中的主要应用信道模型。信道衰减很容易结合进这个模型，当信号遇到衰减吋，则接收到的信号为 ;第三章：无线传感器网络数据链路层概述;无线传感器网络数据链路层概述 无线传感器网络数据链路层研究现状与发展 无线传感器网络数据链路层的关键问题 无线传感器网络的MAC协议 ;数据链路层：就是利用物理层提供的数据传输功能，将物理层的物理连接链路转换成逻辑连接链路，从而形成一条没有差错的链路，保证链路的可靠性。同时数据链路层也向它的上层——网络层提供透明的数据传送服务，主要负责数据流多路复用、数据帧监测、媒体介入和差错控制，保证无线传感器网络内点到点以及点到多点的连接。无线传感器网络的数据链路层研究的主要内容就是MAC和差错控制。 怎样实现无线传感器网络中无线信道的共享，即介质控制协议（MAC）的实现是无线传感器网络数据链路层研究的一个重点，MAC协议的好坏直