无线传感网络路由协议的研究现状与发展_林初善

1引言

对于无线传感网络，业界的定义不一，但实质基本相同。按哈尔滨工业大学的李建中教授的定义，无线传感网络（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＷＳＮ）是由一组传感器节点以自组织的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者［１］。无线传感器网络是由多个带有传感器、数据处理单元及通信模块的节点组成的，这些节点要根据不同的数据采集任务需求按自组织的方式构成网络，这就需要有安全可靠的路由协议来支撑。而由于目前对ＷＳＮ的应用尚处于实践阶段，关键技术还不很成熟，因此，国内外对于ＷＳＮ的路由协议技术投入了大量的研究。本文就其中几种具有代表性的路由协议算法进行分析和比较，旨在为实际选择应用提供参考。

2几种典型WSN 路由协议

路由协议是ＷＳＮ中重要的组成部分，常见的路由协议有：泛洪（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）算法和闲聊（Ｇｏｓｓｉｐｉｎｇ）算法、ＳＰＩＮ协议、Ｄ　Ｄ协议、ＳＡＲ协议、ＬＥＡＣＨ协议、ＴＥＥＮ协议、ＰＥＧＡＳＩＳ协议、Ｒａｎｄｏｍ

无线传感网络路由协议的研究现状与发展

林初善 廖晓闽 王春阳 赵峰　西安通信学院光通信研究室 ７１０１０６

Ｗａｌｋｉｎｇ协议、ＧＥＡＲ协议等等，其中ＬＥＡＣＨ　（ｌｏｗ－ｅｎｅｒｇｙ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｈｉｅｒａｒｃｈｙ）协议是无线传感器网络中最早的分级路由协议之一，它是第一个提出分簇式路由协议，其后的分簇路由协议（如ＴＥＥＮ、ＰＥＧＡＳＩＳ等）大部分都是在它的基础上发展而来。而最经典的ＡＯＤＶ（Ａｄ　ｈｏｃ　ｏｎ　Ｄｅｍａｎｄ　ＤｉｓｔａｎｃｅＶｅｃｔｏｒ）协议是一种按需距离向量的路由协议，在地面上的应用已经很成熟。

目前国内外对ＷＳＮ路由协议的研究方兴未艾，主要有Ｗｕ　Ｄｉ等人提出的一种类似ＡＯＤＶ协议的ＢＲＩＴ（Ｂｏｕｎｃｅ

Ｒｏｕｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｔｕｎｎｅｌｓ）新路由算法［２］

；ＬｉＨａｏ等人提出的基于簇单元拓扑的无线路由协议ＲＧＡＦ（Ｒｅｌｉａｂｌｅ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ

Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）［３］

；香港科技大学ＬｉＭａｏ等人提出的结构感知自适应的路由算法［４］；童敏明等人提出的一种基于位置信息和网络梯度的贪婪型路由算法［５］；陈祖爵等人提出的基于距离有效性的层次路由协议［６］；周宁提出的基于ＲＳＳＩ的机会主义路由算法［７］等等。

２．１贪婪算法路由协议

在贪婪路由协议中，节点依据本节点、所有邻居节点和目的节点的位置信息按照贪婪转发策略把数据分组转发至离目的节点更近的一个邻居节点，直到目的节点。这种路由协议具有以下两个缺点：一是在周期性信标交换条件下采用贪婪

转发策略会引起通信暂盲现象，造成大量数据的丢失；二是对路由空洞的形状不能进行感知。针对这两个缺陷，众多学者对贪婪算法进行了改进，例如：通过减少信标交换周期和使用不同的转发策略

来减少通信暂盲现象［８，９］

；通过空洞处理算法来应对空洞，使算法收敛［１０，１１］。但是

这些改进的算法都存在一定的局限性，有的是过多地引入了数据传输时延，有的则降低了预测准确性或造成能量的过多消耗，都不能从根本上解决贪婪算法的两个缺陷。

针对上述问题，国防科学技术大学张衡阳等人提出了一种实时可靠的ＱｏＳ贪婪地理路由协议［１２］。该协议通过自适应信标交换算法、基于过渡带思想的贪婪转发策略和基于路标迭代提取和剔除的自适应空洞处理算法，克服了贪婪算法的两个缺陷，使得数据分组能够实时可靠地传输。仿真结果表明该协议在不增加控制开销的情况下，能够有效减缓通信暂盲现象，高效地处理路由空洞问题，大大提高数据传送成功率，提高协议的实时性和可靠性，可应用于对实时性和可靠性有一定要求的大规模移动无线传感网络。

但是，贪婪算法终究是一种局部最优算法，由它形成的链节点之间距离不均衡，会导致能量消耗的不均匀，而且它的第一个节点会快速死亡。

２．２蚁群算法路由协议

蚁群算法是受到真实的蚁群行为的启发而提出的。蚂蚁间的信息交流是通过一种叫做外激素的物质进行的。蚂蚁在运动过程中会在它经过的路径上留下这种物质，而且蚂蚁在运动过程中能够感知这种物质的存在及其强度，并以此指导自己的行动方向。因此，大量的蚂蚁行进行为就形成了一个正反馈的过程。某一条路径上走过的蚂蚁越多，则后来被选择的概率就越大。

无线传感网络中节点能量是有限的，而将蚁群算法引入无线传感路由协议，可以延长节点的生命周期，提高网络路由性能。南京航空航天大学的胡中华以及浙江大学冯跃喜等人提出用一种改进型的蚁群算法来作为无线传感网络路由协议［１３，１４］，其基本做法是首先通过蚁群算法构造一条数据传输链，选择其中能量最大节点为簇头，信息通过相邻节点传送。

仿真结果表明：该算法兼顾到节点的能量和路径消耗，较标准蚁群算法具有高效的路由选择功能，能够使网络中节点能量消耗更加均衡，从而延长网络的使用寿命。

但是，这种改进型的算法都是基于

这样一种假设［１３］

：

①所有的节点都是静止的，且位置

基金项目：某国防基金资助项目

DOI ：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.20.054

已知。

②基站固定在离节点很远的地方。③所有节点的初时能量都是一样的，并且基站知道每个节点的剩余能量。

这种假设在实际的移动无线传感网络中几乎是不可能达到的，因此需要进一步改进其仿真研究的算法模型。

２．３机会主义算法路由协议

机会主义路由（ＯｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃＲｏｕｔｉｎｇ）是一种后择路由，节点在转发包时不以源－目标节点间直接可达路径为基础，而是将报文广播出去后，再利用转发候选集中的最佳节点来转发报文。充分利用无线信道的广播特性，机会性的选择报文能到达的最佳节点转发，尽可能地克服动态拓扑、链路信道变化频繁等影响，从而有效提高无线网络性能［１５］。

这里涉及机会主义路由的三个概念：转发节点集、机会概率值和转发候选集。而实现机会主义路由选择的关键在于节点转发候选集的选取，而它又是由机会概率值决定的。国内外学者提出了众多建立机会概率值的方法，如基于跳数、地理位置信息、ＥＴＸ、ＥＡＸ等，但这些方法由于种种缺陷都不适合于移动传感器网络。因此霍广城、周宁等人提出了基于ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　ＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）的机会主义路由算法［７，１６］。

基于ＲＳＳＩ的机会主义路由是针对移动无线传感网提出的一种结合节点移动向量和接收信号强度指示值ＲＳＳＩ信息的机会主义路由，其主要思想是利用Ｓｉｎｋ节点Ｂｅａｃｏｎ报文的ＲＳＳＩ信息建立并更新机会概率值，使用报文广播后所能到达的具有最大机会概率值的最佳节点进行存储转发，完成移动无线传感网信息收集。基于ＲＳＳＩ的机会主义路由是一种良好的后择路由，与传统Ｔｉｎｙ　ＡＯＤＶ路由相比，更适合于移动的、非稠密的无线传感网络，具有报文成功传输率高、网络有效吞吐量大以及能耗低等优点。

3 WSN 路由协议的发展趋势

随着技术的更新，ＷＳＮ无疑将向微型化、低耗能及数字化方向发展，而作为ＷＳＮ的重要组成部分的路由协议也应该适应这种发展趋势。

（１）节能。由于ＷＳＮ节点是靠电池供电，随着节点的微型化，必须要求路由协议尽可能地做到节能。这可以通过减少节点发送不必要的控制干扰信息、数据融合、数据压缩以及采用睡眠机制

等手段来实现。

（２）平衡。安全可靠的路由协议应该尽可能地平衡节点传输的信息量，避免网络拥塞和ＱｏＳ下降。同时这也是延长ＷＳＮ生存时间的必然要求。传感网络的路由应尽可能的延长单个结点的生命周期，避免网络中的部分结点因为太多的参与数据转发过早死亡。

（３）安全。现有的ＷＳＮ尚缺乏充足的安全机制，面对种种安全威胁，节点很容易遭到多种攻击，再加上节点资源受限以及ＷＳＮ自身的特点，ＷＳＮ的安全面临严峻挑战，开发动态点对点的安全节能算法是未来传感网络路由算法的必然方向。

软硬件的作业

无限传感器网络 摘要: 随着半导体技术、微系统技术、通信技术、计算机技术的飞速发展，20世纪90年代末在美国发端了现代意义的无线传感器网络技术。其后，该技术相继被一些重要机构预测为将改变世界的重要新技术，相关研究工作在世界各主要发达国家轰轰烈烈地开展起来。无线传感器网络在广泛应用之前必须解决好网络安全问题。本文简要介绍了无线传感器网络的特点、应用领域和未来的研究方向。探讨了存在的问题和今后发展的方向。 关键字： 无线传感器网络特点应用领域无线传感器网络技术安全路由协议 正文： 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。与传统网络相比，无线传感器网络具有一些明显的特征：无中心、自组织、多跳路由、分布密集、动态拓扑的网络、网络的点数量众多、热点使用有限的电池能量。目前WSN的应用越来越广泛，不仅在智能家居、环境监测和医疗监护等领域已得到了应用，还涉及国防军事、国家安全等敏感领域。但是由于无线传感

器网络的硬件资源十分有限，必须做到微型化、低功耗、低成本，导致它的数据处理能力、程序空间和内存空间比一般计算机弱得多，通讯能力有限使得安全问题的解决成为一个巨大的挑战。因此．无线传感器网络的安全问题已成为目前研究的热点和难点。 无线传感网络是当前在际上备受关注的、涉及多学科高度交 叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及类社会三元世界的连通。WSN以最少的成本和最大的灵活性，连接任何有通信需求的终端设备，采集数据，发送指令。若把WSN各个传感器或执行单元设备视为“豆子”，将一把“豆子”(可能100粒，甚至上千粒)任意抛撒开，经过有限的“种植时间”，就可从某一粒“豆子”那里得到其他任何“豆子”的信息。作为无线自组双向通信网络，传感网络能以最大的灵活性自动完成不规则分布的各种传感器与控制节点的组网，同时具有一定的移动能力和动态调整能力。 WSN的发展历程 无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络。最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术

基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现

南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动

Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers

移动互联网现状及其发展趋势

移动互联网现状及其趋势 班级： 姓名： 学号： 学院 【摘要】在我国，移动互联网正在成为主流的无线网络业务。得益于移动互联网的方便性和全面性，大量行业和企业有了快速发展。未来，移动互联网的发展将继续影响这些行业和企业。随着移动互联网的迅速发展，在业务、模式创新以及全球性战略竞争与布局围绕移动互联网全面展开。其中，由于移动互联网的发展模式和格局尚在形成之中，其发展趋势将对未来的互联网产业、移动通信产业乃至电信业和整个信息产业的影响巨大化。本文对移动互联网的特点及发展趋势，以及移动互联网迅速发展的原因进行了分析，并对深入思考了移动互联网的发展潜力。 【关键词】移动换联网、现状、发展趋势 计算机和网络技术的发展已经到了极为迅速的程度，在此基础上，随着移动通信技术的成熟和发展，我国的移动互联网成为新的发展先锋。由于移动互联网比基于PC端的“传统互联网”更加方便、快捷，因此更受人们的青睐，同样也引起了市场和企业的注意。大量行业龙头借助移动互联网实现了扩张，而一些原本发展乏力的行业焕发了生机。 一、移动互联网 广义上说，移动互联网指的是利用移动协议和设备将手持终端接人互联网的联结方式。从技术角度看，移动互联网指的是基于IP宽带技术并能够提供数据和多媒体开

放式业务的电信网络。从终端角度看，移动互联网由网络、终端和应用共同构成，即用户借助手机、平板电脑或笔记本电脑，利用移动网络，借助各类应用实现信息查询和数据的传递。 二、移动互联网的特点 便携。移动互联网终端以手机和平板电脑为主，现在市场上也出现了智能手环、智能手表和智能眼镜等随身设备，这些设备在“智能化”以前本就是人们随身携带的物品，因此这些智能设备与以往相比并没有增加用户使用中的不便，便携性能依然优越。便捷。移动互联网与“传统”互联网不同，能够通过不同的方式与互联网相连，只要有移动网络，就能联网，不再依赖于接线插口或其他端口，因此使用过程中更加便捷。即时。移动互联网使人们能够利用“碎片时间”处理一些简单事物，例如收发简单的邮件或接受工作指令，如果用户愿意的话，可以24小时都联网接收和处理信息，不会再有重要信息被错过。强制。移动互联网的“强制性”是一种相对的特点，与“传统”互联网相比，移动互联网使人们习惯于不断查看手机或其他移动设备，每一条信息都有声音或其他提示，这使用户不得不及时处理这些信息。这也体现了移动互联网的软性强制性。封闭。相对于“传统”互联网来说，移动互联网由于基于移动通信信号，因此可以说与用户的手机号码“绑定”了，而无论用户是否用手机号码在各大网站注册，相对于“传统”互联网来说，监控范围更广泛，而人们的视角也相对更加封闭。 三、移动互联网的现状 PC端流量增长出现瓶颈，移动端流量上升。从总体来看，现在整个PC互联网的用户和流量方面的增长已经出现瓶颈。虽然CNNIC的报告当中，PC互联网或者整体互联网的用户规模仍存在放缓式的增长，网民每年增长500。万左右。但根据监测，在PC互联网上用户产生的流量已经开始有下滑的趋势;许多基于PC的网络服务电子邮箱、网页搜索、社区、独立SNS、博客等，其日均覆盖用户开始出现不同程度的下降。在过去半年时间里，PC客户端的日均覆盖人数下降了7.9%,PC网页端的日均覆盖人数下降15.4%。而在移动APP和移动网页上，这一数字分别增长了46%和41.6%，其中以即时通讯、移动网络购物、应用商店的日均覆盖人数增长尤为迅速。使用APP和用官方浏览器去查看移动网页的用户都有快速的增长，在过去8个月当中，增长率超过了40%。据艾瑞的统计数据，用户使用APP和他们浏览网页的总时间的比例发生了非常惊人的变化。这说明目前大家在PC领域浏览网页的时间仅仅是移动互联网APP使用总时间的2倍左右，而且移动互联网的发展速度还会继续加快。整个移动互联网的发展实际上只有两三年的时间，但是用户在移动智能终端花费的时间已经出现了非常快速的增长。 PC主要服务流量下降，移动端各项服务流量上升。目前很多基于PC的网络服务时长开始出现一些下降，如电子邮箱、网页搜索、社区、独立SNS,以及博客等的数据都在迅速下滑，下降幅度最大的是博客。博客服务早已过了它的辉煌时期，现在还在使用博客的用户已经不多了，用户都转移到了其他的社交服务。同时，PC端的其他社交服务，比如独立SNS、社区等，也都呈现出下滑的趋势。相对来说，PC端服务下降幅度最小的是网页搜索，可见搜索仍然是PC端最重要的入口之一。相比PC端的流量全线下降，移动端各项服务都呈现出较为明显的增长，其中增速最高的是网络购物。这几年，淘宝“双11”活动对于移动购物是一个极大的促进，很有力地培养了用户在移动端的购物习惯。因此，移动网购应用的覆盖人数出现了突下漏讲的增长。 此外，移动端的即时通讯服务几年来却涨幅颇大，即时通讯服务是移动端最为重要，也是最基础的服务类型之一，这个类别的快速增长主要是由于微信的带动。微信已经成为移动端的杀手级应用，其增长是有目共睹的，因此移动端即时通讯服务也借了微信的

无线传感器网络路由协议

无线传感器网络的关键技术有路由协议、MAC协议、拓扑控制、定位技术等。路由协议: 数据包的传送需要通过多跳通信方式到达目的端,因此路由选择算法就是网络层设计的一个主要任务。路由协议主要负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点,它主要包括两个方面的功能: 1、寻找源节点与目的节点间的优化路径。 2、将数据分组沿着优化路径正确转发。 无线传感器与传统的无线网络协议不同之处,它受到能量消耗的制约,并且只能获取到局部拓扑结构的信息,由于这两个原因,无线传感器的路由协议要能够在局部网络信息的基础上选择合适路径。传感器由于它很强的应用相关性,不同应用中的路由协议差别很大,没有通用的路由协议。无线路由器的路由协议应具备以下特点: （1）能量优先。需要考虑到节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题。（2）基于局部拓扑信息。WSN为了节省通信能量,通常采用多跳的通信模式,因此节点如何在只能获取到局部拓扑信息与资源有限的情况下实现简单高效的路由机制,这就是WSN的一个基本问题。 （3）以数据为中心。传统路由协议通常以地址作为节点的标识与路由的依据,而WSN由于节点的随机分布,所关注的就是监测区域的感知数据,而不就是具体哪个节点获取的信息,要形成以数据为中心的消息转发路径。（4）应用相关。设计者需要针对每一个具体应用的需求,设计与之适应的特定路由机制。 现介绍几种常见的路由协议(平面路由协议、网络分层路由协议、地理定位辅助路由协议): 一、平面路由协议 平面路由协议中,逻辑结构时平面结构,节点间地位平等,通过局部操作与反馈信息来生成路由。当汇聚点向某些区域发送查询并等待来自于这些区域内传感器所采集的相关数据,其中的数据不能采用全局统一的ID,而就是要采用基于属性的命名机制进行描述。平面路由的优点就是结构简单、鲁棒性(即路由机制的容错能力)较好,缺点就是缺乏对通信资源的优化管理,对网络动态变化的反应速度较慢。其中典型的平面路由协议有以下几种: 1、1、洪泛式路由(Flooding): 这就是一种传统的网络通信路由协议。这种算法不要求维护网络的拓扑结构与相关路由的计算,仅要求接受到信息的节点以广播形式转发数据包。例如:S节点要传送一段数据给D节点,它需要通过网络将副本传送给它每一个邻居节点,一直到传送到节点D为止或者为该数据所设定的生存期限为零为止。优点在于:实现简单;不需要为保持网络拓扑信息与实现复杂路由发现算法消耗计算资源;适用于鲁棒性较高的场合。但同时也有相应的缺点:一个节点可能得到一个数据的多个副本;存在部分重叠,如果相邻节点同时对某件事作出反应,则两个节点的邻居节点将收到两份数据副本;盲目使用资源,无法作出自适应的路由选择。 为克服Flooding算法这些固有的缺陷,S、Hedetniemi等人提出闲聊式(Gossiping)策略。这种算法采用随机性原则,即节点发送数据时不再采用广播形式,而就是随机选取一个相邻节点转发它接收到的数据副本(避免了消息爆炸的结果)。

无线传感网络简明教程作业题

无线传感器网络简明教程 作业题第一章 2. 什么事无线传感器网络 答：传感器网络的标准定义是这样的：传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地 理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。它的英文是Wireless Sensor Network,简 称WSN 5.传感器网络的终端探测节点由哪些部分组成这些组成模块的功能分别是什么 答：由传感模块、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统组成。 这里传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存贮 模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。 另外，电源模块负责节点供电，节点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 8. 传感器网络的体系结构包括哪些部分各部分的功能分别是什么 答：无线传感器网络体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层和能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。这些管理平台使得传感器节点能够按照能 源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。 第二章 2. 传感器由哪些部分组成各部分的功能是什么 答：传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或 测量的信号（一般指电信号）部分。基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运 算调制等。另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。 7. 传感器的一般特性包括哪些指标 答：传感器的一般特性包括：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨率（力）、迟滞。 8. 什么是传感器的灵敏度 答：传感器的灵敏度指传感器达到稳定工作状态时，输出变化量与引起变化的输入变化量之比，即K=输出变化量/输入变化量=△ Y/ △ X=dy/dx 9. 什么是传感器的线性度 答：线性度是指传感器的实际输入-输出曲线（校准曲线）与拟合直线之间的吻合（偏离）程度。选定拟合直线的过程，就是传感器的线性化过程。实际曲线与它的两个端尖连 线（称为理论直线）之间的偏差称为传感器的非线性误差。取其中最大值与输出满度值之 比作为评价线性度（或非线性误差）的指标。 式中e L为线性度（非线性误差），^L max为校准曲线与拟合直线间的最大差值，y fs为满量程输

(中文)基于无线传感器网络桥梁安全监测系统

基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。 关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。 无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1

无线传感器网络的应用研究

1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构 基站监控系统的结构组成如上图所示，主要由三个大的部分构成，分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发，我们采用了干点加节点方式的监控方法。 监控中心（SC）：SC的定义是指整个系统的中心枢纽点，控制整个分监控站，主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括（地、州）设置相应的监控中心，位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。 区域监控中心（SS）：又称分点监控站，主要是分散在各个更低等级的区县，主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络，区域监控中心的管辖范围为一个县/区；移动通信网络由于其组网不同于固话本地网，则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多，但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。 监控单元（SU）：是整个监控系统中等级最低的单元了，它的功能就是监控并且起供电，传输等等作用，主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备，比如定位设备或者光感，温感设备等等。 监控模块（SM）：SM是监控单元的组成部分之一，主要作用监控信息的采集功能以及传输，提供相应的通信接口，完成相关信息的上传于接收。

2监控系统的分级管理结构及监控中心功能 基站监控系统的组网分级如果从管理上来看，主要采用两级结构：CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼，主要功能为数据处理，管理远程监控单元，对告警信息进行分类统计，可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能，并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站，具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析，自动生产图表并为我们的客户提供直观，方便的可视化操作，为维护工作提供依据，维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应，以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点，将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中，还有维护管理类，具体描述如下： 1）实时报警功能 该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后，通过声音，短信，主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境，空调，烟感，人体红外等等发生变量后，这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式： 2)声音报警 基站发生告警后，系统采集后，会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如：声音的设置有几种，主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣，不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级，比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置，它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候，提示声音设置为长鸣，并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下：

18春北理工《无线传感器网络》在线作业

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 北理工《无线传感器网络》在线作业 一、单选题： 1.（单选题）与WLAN相比，无线广域网WWAN的主要优势在于（）。 (满分 A支持快速移动性 B传输速率更高 C支持L2漫游 D支持更多无线终端类型 正确:A 2.（单选题）节点的生命周期主要由（）决定。 (满分 A能量消耗 B环境因素 C访问频率 D传输速率 正确:A 3.（单选题）（）是传感器节点其设计的主要考虑目标之一。 (满分 A节能 B廉价 C集成 D安全 正确:A 4.（单选题）传感器一般由（）、转换原件和基本转换电路组成。 (满分 A敏感原件 B红外原件 C单片机 DARM模块 正确: 5.（单选题）传感器节点通信模块的工作模式有（）、接收和空闲。 (满分 A发送 B启动 C认证 D互联 正确: 6.（单选题）一个基本服务集BSS中可以有（）个接入点AP。 (满分:) A0或1 B1 C2 D任意多个 正确: 7.（单选题）网络连接度是所有节点的邻居数目的（），它反映了传感器配置的密集程度。(满分:) A平均值 B最大值 C最小值

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ D极小值 正确: 8.（单选题）蓝牙耳机是（）的一个典型应用。 (满分:) AWPAN BWLAN CWWAN DMANET 正确: 9.（单选题）将“信息社会技术”作为优先发展领域之一。其中多处涉及对WSN的研究，启动了EYES等研究计划的组织是（）。 (满分:) A日本总务省 B韩国信息通信部 C美国国防部 D欧盟 正确: 10.（单选题）无线传感网络集成开发平台MeshIDE是面向（）中间件所开发的辅助中间件平台软件。 (满分:) AImpala BDsware CDFuse DDisWare 正确: 二、多选题： 11.（多选题）普适计算中间件的特点包括（） (满分:) A扩展性 B支持服务发现 C动态性 D可协调性 正确: 12.（多选题）以下关于无线广域网WWAN的描述中，正确的是（）。 (满分:) AWWAN可实现全球覆盖 BWWAN支持无缝漫游 CWWAN工作在ISM频段 DWWAN标准为IEEE802.20 正确: 13.（多选题）以下关于无线局域网硬件设备特征的描述中，（）是正确的。 (满分:) A无线网卡是无线局域网中最基本的硬件 B无线接入点AP的基本功能是集合无线或者有线终端，其作用类似于有线局域网中的集线器和交换机 C无线接入点可以增加更多功能，不需要无线网桥、无线路由器和无线网关 D无线路由器和无线网关是具有路由功能的AP，一般情况下它具有NAT功能正确: 14.（多选题）MANET常采用多跳技术，相比单跳技术，多跳具有的优势包括（） (满

基于无线传感器网络的智能交通系统的设计

一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。

无线传感器网络研究报告现状及发展

无线传感器网络的研究现状及发展 默认分类 2008-06-12 18:19:20 阅读910 评论0 字号：大中小 摘要：无线传感器网络(WSN>综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS>嵌入式计算技术．分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息．具有十分广阔的应用前景，成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成，分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。 关键词：无线传感器网络节点 MAC层路由协议跨层设计 Abstract: Wireless sensor network (WSN> is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN> has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wih the existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article. Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design 一、概述 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步，包括微电子机械系统

无线传感器网络路由协议研究【开题报告】

毕业设计开题报告 计算机科学与技术 无线传感器网络路由协议研究 一、选题的背景与意义 选题背景 随着微机电系统、无线通信技术、微型传感器技术和嵌入式技术的飞速发展，集数据采集、处理及通信功能于一体的无线传感器网络开始得到广泛的研究。网络层的路由协议是无线传感器网络研究的关键问题之一，它完成把数据分组从源节点引导到目的节点的功能。无线传感器节点是随机分布，电池供电，绝大部分的能量消耗是集中在无线通讯模块上，约占整个传感器节点能量消耗的80%。因此，目前提出的传感器节点通讯网络路由协议主要是围绕着减少能量消耗延长网络生命周期而进行设计的。 AOMDV多路径路由协议是无线传感器网络最重要的协议之一。通过它可以获得多条通信路径并且能够减少路由发现延迟，实现负载均衡，能够显著节省节点能量和防止瓶颈的产生。LEACH协议是传感器中具有负载均衡的很有用的一种协议。LEACH协议以循环的方式随机选择蔟首节点，将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中，从而达到降低网络能源消耗、提高网络整体生存时间的目的。这两种协议的研究对无线传感器路由协议的改进有很大帮助。 由于无线信道的广播特性，无线网络中任一节点发送的无线信号都可能被其通信范围的节点接收到。当局部空间范围内有两个以上的节点同时发送时，就有可能在接收节点处发生信号叠加，造成冲突，以至于接收节点无法正确接收到发送的信息。有效协调多个节点共享信道资源，避免冲突发生时无线网络面临的关键问题之一，直接影响着无线资源的使用效率、网络吞吐和时延等重要性能。所以，媒质接入控制（MAC）协议的研究也是无线传感器网络的重要课题之一。 课题意义 无线传感器网络是当前信息领域研究的热点，路由技术是无线传感器网络通信层的核心技术。目前，无线传感器网络路由协议研究的首要目标就是能量的高效利用，通过对网络层的路由协议的研究和分析，总结出优化的措施，同时基于NS2仿真平台对LEACH协议和AOMDV协议进行仿真和实验，在实验的基础上，对协议给予改进和优化，

无线传感网络的历史现状与发展趋势

无线传感网络的历史现状与发展趋势 摘要：无线传感器网络将传感器技术、通信技术、计算机技术结合在一起，具有信息采集、传输、处理的能力。传感器网络最初是由于军方的需要而发展期来的，随着传感器网络技术的逐步发展，它的应用也越来越广泛现在已从军事防御普及到社会的各个领域，本文主要介绍了无线传感网络的发展历史。研究现状以及未来的发展趋势。 关键词：无线传感网络；历史现状；发展趋势及前景 引言 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。 无线传感的发展历史 早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。 无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其

基于无线传感网络的大型结构健康监测系统_尚盈

文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统 尚　盈　袁慎芳　吴　键　丁建伟　李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。 关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A 　基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。　收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引 言 结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结 合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模 方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。 无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009