無線傳感器網絡是一種**出現的計算機網絡,它的基本組成單位是節點,這些節點集成了傳感器、微處理器、無線接口和電源四個模塊。傳統的計算機網絡技術中業已成熟的解決方案可以借鑒到無線傳感器網絡中來。但是基于無線傳感器網絡自身的用途和優點,開發**的通信協議和路由算法已經成為了當前無線傳感器網絡領域內急待研究的課題。二、無線傳感器網絡的特點1、無線傳感器網絡包括了大面積的空間分布比如在***應用方面,可以將無線傳感器網絡部署在戰場上**敵人的***行動,智能化的終端可以被大量地裝在宣傳品、***或炮彈殼中,在目標地點撒落下去,形成大面積的監視網絡。2、能源受限制網絡中每個節點的電源是有限的,網絡大多工作在無人區或者對人體有傷害的惡劣環境中,更換電源幾乎是不可能的事,這勢必要求網絡功耗要小以延長網絡的壽命,而且要盡**大可能的節省電源消耗。3、網絡自動配置,自動識別節點這包括自動組網、對入網的終端進行身份驗證、防止非法用戶入侵。相對于那些布置在預先指定地點的傳感器網絡而言,無線傳感器網絡可以借鑒adhoc方式來配置,當然前提是要有一套合適的通信協議保證網絡在無人干預情況下自動運行。凡將地理位置不同,并具有**功能的多個計算機系統通過通信設備和線路而連接起來。寶山區什么是網絡科技工程
美國公司已經將其i-Bean無線技術與“能量獲得(energyharvesting)”技術結合在一起,雙方**近展示了一個靠感應振蕩能量轉換器工作的i-Bean無線發射機。這種轉換器能由在50mg至100mg力作用下的28Hz至30Hz振蕩產生,并允許在30m距離上以115Kb/s速率發送數據(無電池)。該公司還與其他公司合作開發太陽能電池板來給無線傳感器供電。在能量優化研究方面,西安交通大學的黃進宏等在文獻[15]中提出了一種基于能量優化的無線傳感網絡自適應組織結構和協議ALEP。與傳統的無線微傳感器網絡協議相比,ALEP更加充分地考慮到實際應用。它將一種高效能量控制算法引入組網協議,提高了網絡的能量利用率,***延長了無線網絡的生命周期,增強了網絡的健壯性。通過對ALEP協議進行OPNET仿真,結果顯示該協議與傳統模式的無線微傳感器網絡協議相比,在傳送相同的數據量的條件下有更高效的能量特性和信息傳輸特性。四、結束語雖然無線傳感器網絡的應用前景十分美好,但由于當前若干技術難題,還不能走向廣泛應用。研究者們在將MEMS與其它電子器件集成到單一芯片的過程中遇到了嚴峻的挑戰。金山區信息化網絡科技認真負責以功能完善的網絡軟件(網絡協議、信息交換方式及網絡操作系統等)實現網絡資源共享的系統稱為計算機網絡。
3、網絡的自動配置和自動康復和維持系統能量有效性無線傳感器網絡被布置在無人值守的環境中時,更換能源幾乎不可能,為了節約能源,發射功率要盡可能小,傳輸距離要短,節點間通信需要中間節點作為中繼。在地震救災或者是無人飛行器中,網絡的自動配置和自動康復功能顯得異常重要,而大規模的多跳無線傳感器網絡系統的可測量性(scalability)也是一個關鍵問題。實現可測量性的一種方法是“分而治之(divideandconquer)”,或者說是分層控制(hierarchical),即用某種簇標準將網絡節點分成簇組(clusters),在每個簇中選出一個作為簇頭(leader),它在比較高的層次上**本簇;同樣的機制也應用到簇頭中,使之形成一個層次,這個層次中,每個級別應用當地控制(localcontrol)去實現某個全局目標。大多數無線網絡中的分類思想認為網絡與地理位置無關,分類的標準是簇里的節點數量和簇間的邏輯直徑(相對于地理直徑而言)。但是,當簇頭(clusterleader)和簇內其它節點間的鏈路很長,相鄰簇間地理位置交迭很大,且不同的簇間路由消息載荷(routingtrafficload)不平衡時,一個非簇頭(non-leader)節點和它的簇頭節點之間通過它們之間*有的長鏈路通信將要消耗更多的能量。
4、網絡的自動管理和高度協作性在無線傳感器網絡中,數據處理由節點自身完成,這樣做的目的是減少無線鏈路中傳送的數據量,只有與其他節點相關的信息才在鏈路中傳送。以數據為中心的特性是無線傳感器網絡的又一個特點,由于節點不是預先計劃的,而且節點位置也不是預先確定的,這樣就有一些節點由于發生較多錯誤或者不能執行指定任務而被中止運行。為了在網絡中監視目標對象,配置冗余節點是必要的,節點之間可以通信和協作,共享數據,這樣可以保證獲得被監視對象比較***的數據。對用戶來說,向所有位于觀測區內的傳感器發送一個數據請求,然后將采集的數據送到指定節點處理,可以用一個多播路由協議把消息送到相關節點,這需要一個***的地址表,對于用戶而言,不需要知道每個傳感器的具體身份號,所以可以用以數據為中心的組網方式。5、與移動adhoc網絡的區別無線傳感器網絡作為一種分布式傳感器網絡,和移動adhoc網絡有相似點,但又有很多不同。移動adhoc網絡可以用于沒有無線基礎設施存在或出于費用和安全方面的考慮不方便設置無線基礎設施的場合,而傳感器很多時候被布置在近地環境中,地波吸收現象不能被忽視。實現資源的***共享和有機協作,使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。
2、大規模傳感器網絡中的節點移動性管理這個問題實質上就是沒有無線基礎設施的無線傳感器網絡中的節點查詢問題。**簡單的資源查詢方式是全局泛洪法,但是對于資源有限的無線傳感器網絡不適用,因此在設計工作中應該盡量避免使用全局泛洪法。擴展環搜索法(expandingringsearch)用增加生存時間(Time-To-Live,TTL)的方式重復泛洪,這種方式和由此派生出來的方式也不適合無線傳感器網絡。在改善泛洪法的效率方面,文獻[6]中提出的方案是通過減少查詢每個節點時出現的多余消息去減少泛洪法固有的冗余,在沒有出現明顯的冗余情況下,這種方案對提高效率沒有太多貢獻。在adhoc網絡中,查詢節點是通過基于簇(clusters)和界標(landmarks)的層次表來實現的,這種方式需要在節點之間設置復雜的協調機制,當節點移動時或者簇頭(cluster-head)或界標失敗時,層次表需要重新配置。而且,通常簇頭會成為一個瓶頸,所以我們通常避免這種分層次的協調表,也避免使用簇頭。GLS[7]中提出的技術是基于一種所有節點都已知的網絡網格圖。節點使用位置服務器保存它們的位置,并用一種基于ID號的算法去更新它們的位置,當節點尋找指定ID號的節點位置時。通過網絡使人們的生活、工作更加便利,從而幫助人類解決一系列的重復的工作。長寧區數字網絡科技質量推薦
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也用這種算法去服務器尋找目標節點的位置。對于知道網絡的網格圖和它們自己的位置并且知道目標節點的ID號的節點,這種方法是一個好方法。文獻[8]中介紹了一種針對大規模移動傳感器網絡的查詢方法,這種方法借用了小世界(smallworlds)的概念,利用節點的移動性去提高查詢效率,并引入了關聯(contacts)的概念。其工作原理是首先在相鄰節點間建立關聯,當它們移動時,再關聯新的相鄰節點,這樣提高了查詢的效率。與傳統的路由查詢方式不同,這種設計基本目標不是去優化路由或者響應延時,而是去減少通信的系統開銷,這一點在能量受限的環境中非常重要,特別是對于傳感器數量眾多的網絡中的一次性查詢(通信的生存時間很短)。文中給出的協議是可升級的(scalable)、自動配置的,非常適應節點的移動性要求。仿真結果顯示它比邊緣泛洪法提高效率60-70%,比泛洪法提高效率80-90%,比擴展環搜索法則有更大的改善。針對無線傳感器網絡中的分布式定位,文獻[9]比較了三種定位算法:adhoc、魯棒定位、N跳多向法(N-hopmultilateration)。具體選擇哪種算法要取決于某些網絡參數,比如差錯分布和連通性等。寶山區什么是網絡科技工程
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