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无线传感器网络实验报告

无线传感器网络实验报告
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无线传感器网络实验报告

Contiki mac协议与xmac协议的比较

1.简介

无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)节点由电池供电,其能力非常有限,同时由于工作环境恶劣以及其他各种因素,节点能源一般不可补充。因而降低能耗、延长节点使用寿命是所有无线传感器网络研究的重点。

WSN中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗和计算能耗,其中通信能耗所占的比重最大,因此,减少通信能耗是延长网络生存时间的有效手段。同时,研究表明节点通信时Radio 模块在数据收发和空闲侦听时的能耗几乎相同,所以要想节能就需要最大限度地减少Radio 模块的侦听时间(收发时间不能减少),及减小占空比。

传统的无线网络中,主要考虑到问题是高吞吐量、低延时等,不需要考虑能量消耗,Radio 模块不需要关闭,所以传统无线网络MAC协议无法直接应用于WSN,各种针对传感器网络特点的MAC协议相继提出。现有的WSN MAC协议按照不同的分类方式可以

分成许多类型,其中根据信道访问策略的不同可以分为:

X-MAC协议

X-MAC协议也基于B-MAC协议的改进,改进了其前导序列过长的问题,将前导序列分割成许多频闪前导(strobed preamble),在每个频闪前导中嵌入目的地址信息,非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。

X-MAC在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔,用以侦听接收节点的唤醒标识。接收节点利用频闪前导之间的时间间隔,向发送节点发送早期确认,发送节点收到早

期确认后立即发送数据分组,避免发送节点过度前导和接收节点过度侦听。

X-MAC还设计了一种自适应算法,根据网络流量变化动态调整节点的占空比,以减少单跳延时。

优点:

X-MAC最大的优点是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点,因而发送延时和收发能耗都比较小;节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。

缺点:

节点每次醒来探测信道的时间有所增加,这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。而且分组长度、数据发送速率等协议参数还需进一步确定

X-MAC原理图如图3所示:

ContikiMAC协议

一.ContikiMAC协议中使用的主要机制:

1.时间划分

2.快速睡眠

3.锁时优化

ContikiMAC只使用了异步的机制,没有标识信息也没有附加的消息头,它的数据也都是普通的链路层消息。

时间划分:

ContikiMAC协议具有一个基于传输过程中精确时间度量的、能量高效的唤醒技术。的唤醒技术利用一种价格低廉的CCA(空闲信道检测)机制来实现这种机制使用无线电收发器的RSSI(接收信号强度指示值)来判断指定信道的状态。

ContikiMAC中的时间划分必须满足一系列的限制。如图4:

图4 ContikiMAC中的时间划分

要求:ta+td< ti< tc< tc+2tr< ts

ti:每次数据传输之间的时间间隔

tr:进行一次稳定的RSSI指示所需要的时间

tc:两次CCA检测之间的时间间隔

ta:手段数据包和发送ACK消息的时间间隔

td:从接收节点那里成功检测到一个ACK消息所需的时间

在IEEE 802.15.4标准下,不等式中一些变量被固化,如IEEE802.15.4标准定义的ta值为12个时间点我,在802.15.4中,一个时间单位是4/250ms.然后td=40/250,tr是由cc2420无线收发器的特性决定的,tr=0.192ms,不等式变为:

0.352< ti< tc< tc+0.384 < ts

给出了ts的下限,0.736ms(0.352+0.384),这也为我们的能传输的最小报文长度设了限制。对其它参数,contiki系统中使用时间参数配置为:

ti=0.4ms tc=0.5ms ts=0.884ms

快速睡眠:

contikiMAC中的并不实质性地检测数据传输,而只是检测无线信道的信号强度是否在特定的门限值之上。

如果一个邻居节点在向当前的接收节点发送数据,接收节点应该保持唤醒状态来保证接收到完整的数据包,然后需要发送一个回执。检测到该数据包的其它节点则可以快速切换回睡眠状态。然而,潜在的接收节点并不能立即回去睡眠,因为它们必须保证接收到完整的数据包。在检测之后,最安全的保持唤醒状态的时间是tl+ti+tl这里表示最长数据包所需的传输时间。

当由于检测到错误的无线噪声而唤醒时,的快速睡眠机制使潜在的接收节点可以早些进入休眠状态。这种优化机制利用了中的特定传输模式。

1.若CCA检测到活动,但信道活动状态的时间比tl还要长,说明CCA检测到的是噪

声,节点返回睡眠

2.如果信道活动状态过程之后有一段比ti更长的静止,则返回睡眠。

3.

若活动状态后有一段正确的静止长度,但接收节点检测不到任何数据报文头,返回睡眠。

快速睡眠如图5所示:

图5 快速睡眠

锁时优化(phase-lock):

该机制类似于Wise-MAC,假设传感器网络中的每个接收节点都有一个周期的、稳定的唤醒时间间隔,则发送节点可利用接收节点的唤醒时间来优化传输过程,这就是锁时优化机制。

当发送节点检测到从接收节点返回的回执消息时,它会记录下检测到的时间,并以此判断出接收节点的唤醒时间。由于接收节点必须保持唤醒状态来保证完整地接收报文,则发送节点可假设收到消息意味着发送节点在接收节点唤醒状态的时间窗内成功向其发送了一个数据包,由此发送节点便可以知道其唤醒时间。在发送节点了解其唤醒时间之后,发送节点便可以在接收节点应该是唤醒状态的时候向其传输数据包。

Cooja仿真实验

1.我分别测试4、8、12、16 个节点时,contikimac 和xmac在能量消耗和丢包率两方面的特点。

2.以下是4个节点时的截图:

Contiki

Xmac 3.以下是八个节点的截图:

Contiki

xmac 4.以下是12个节点时的截图:

Contiki

Xmac 5.以下是16个节点时的截图:

contiki

Xmac

6.将文件中的数据导出,然后用下列程序分析:

1. (void)setDownloadProgressBlock:(void (^)(NSUInteger bytesRead, long long to

talBytesRead, long long totalBytesExpectedToRead))block; 方法,在block中计算数目。

[html]view plain copy

1.在计算sending和got数目需要自己写一个downTask类,负责记录。downTask主要代码来源

点击打开链接或 https://www.sodocs.net/doc/2a8675188.html,/conslee/archive/126370.html [html]view plain copy

1.connectionOperation

= [[AFURLConnectionOperation alloc] initWithRequest:request]; [html]view plain copy

1. [connectionOperation setDownloadProgressBlock:^(NSUInteger bytesRead, lo

ng long totalBytesRead, long long totalBytesExpectedToRead) {

2.// NSLog(@"bytesRead:%zi", bytesRead);

3.// NSLog(@"totalBytesRead:%zi", totalBytesRead);

4.// NSLog(@"totalBytesExpectedToRead:%zi", totalBytesExpectedToRead);

5.

6. weakSelf.downTask.totalReadPeriod += bytesRead;

7. weakSelf.downTask.totalRead += bytesRead;

8. NSDate *currentDate = [NSDate date];

9. if ([currentDate timeIntervalSinceDate:weakSelf.downTask.oldDatePeri

od] >= 1) {

10. double speed = [weakSelf.downTask getSpeedWithDate:currentDate];

11.

12. [weakSelf.gaugeView setGaugeValue:speed animation:YES];

13. NSString *unit = nil;

14. if (speed > RATIO) {

15.unit = @"M";

16.speed = speed / RATIO;

17. }

18. else {

19.unit = @"KB";

20.speed = speed;

21. }

22. NSLog(@"current speed:%f %@", speed, unit);

https://www.sodocs.net/doc/2a8675188.html,bSpeed.text = [NSString stringWithFormat:@"%.2f %@",

speed, unit];

24. //NSLog(@"totalBytesRead:%zi", totalBytesRead);

25. }

26.

27. }];

7.之后我发现其实不用程序直接用记事本计数就可,并且还有很多简便方法。

8.实验得到的结果数据如下:

9.能量消耗部分截图.

10. 总结

实验描述了无线传感器网络协议的ContikiMAC和xmac的区别。本次试验表明,Sink 节点的能量消耗比其他的节点的要大,平均消耗并没有很大变化;随着节点的增多,两个协议的丢包率都增高,表现优于contiki似乎要优于xmac,所以细节和实验论证MATLAB 绘图有些许瑕疵,但是实验的大体和步骤都做了一遍,实验锻炼了动手能力,感觉这门课有趣。

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

(完整版)无线传感器试题库

无线传感器网络试题 一填空题 1、传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 2、感知目标、网络节点、用户构成了无线传感器网络的三个要素。 3、无线传感器网络的通信协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层与互联网协议栈的五层协议相对应 4、无线传感器网络的产业化障碍包括四个方面。它们分别是:大规模组网问题、大规模组网问题实用化低功耗技术、微型化加剧信号串扰、可靠性提高资源需求 二、判断题 1、无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式(对) 2、SINK节点:亦称网关节点,与簇头结点的功能完全相同。(错) 3、通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构,能够提高路由协议和MAC协议的效率,可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础,有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。(对) 4、美国军方最先开始无线传感器网络技术的研究。(对) 三、选择题

1、最先开始无线传感器网络技术的研究的国家是(B) A中国B美国C日本D韩国 2、无线传感器网络的特点包括(C) (1)可快速部署 (2)可自组织 (3)隐蔽性强和高容错性 (4)成本高,代价大 A (1)(2)(4) B (2)(3)(4) C (1)(2)(3) D(1)(3)(4) 3、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(D) A日本总务省 B韩国信息通信部 C美国国防部 D欧盟 4、与无线传感器网络的兴起无关的技术是(A) A虚拟运营技术 B无线通信 C片上系统(SOC) D低功耗嵌入式技术

无线传感器网络试题库1教学内容

无线传感器网络试题 库1

《无线传感器网络》 一、填空题(每题4分,共计60分) 1.传感器网络的三个基本要素:传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知 信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能:采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括:介质选择、频段选取、调制技术、扩频 技术 5.扩频技术按照工作方式的不同,可以分为以下四种:直接序列扩频、跳 频、跳时、宽带线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段:兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路 径加强阶段 7.无线传感器网络特点:大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为 中心的网络、应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括:网络拓扑控制、网络协议、时间同 步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 802.15.4标准主要包括:物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成:后台管理软件通常由数据 库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识 别、情况评估和预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有:_800MHz___915M__、2.4GHz、___5GHz

13.传感器网络的电源节能方法:_休眠(技术)机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题:(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 15.802.11规定三种帧间间隔:短帧间间隔SIFS,长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度,即 78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ,DIFS长度=PIFS +1个时隙长度,DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是,如:1、6、11频道。 17.802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务,这个服务的内容包括 了:接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置,传感器一般由敏感元件、转换 元件、转换电路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四 部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构 造一个覆盖万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释(每题5分,共40分) 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制:

无线传感器网络课后习题'答案

1-2.什么是无线传感器网络? 无线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。目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么? (1)传感模块(传感器、数模转换)、计算模块、通信模块、存储模块电源模块和嵌入式软件系统 (2)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,存储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,电源模块负责结点供电,结点由嵌入式软件系统支撑,运行网络的五层协议。 1-8.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? (1)网络通信协议:类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。 (2)网络管理平台:主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。 (3)应用支撑平台:建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。包括一系列基于监测任务的应用层软件,通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型?分别说明各种网络结构的特征及优缺点。 (1)根据结点数目的多少,传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小,一般采用平面结构;如果网络规模很大,则必须采用分级网络结构。 (2)平面结构:

(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

无线传感器网络试题库

《无线传感器网络》 一、填空题(每题4分,共计60分) 1.传感器网络的三个基本要素:传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能:采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括:介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同,可以分为以下四种:直接序列扩频、跳频、跳时、宽带 线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段:兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点:大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、 应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括:网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、 数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 标准主要包括:物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成:后台管理软件通常由数据库、数据处理 引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和 预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有:_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法:_休眠(技术)机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题:(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整 性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔:短帧间间隔SIFS,长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度,即78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ,DIFS长度=PIFS +1个时隙长度,DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是,如:1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务,这个服务的内容包括了:接入速率、工作 信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置,传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电 路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖 万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释(每题5分,共40分) 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点(源站点)有数据帧要发送时,检测信道。若信道空闲,且在DIFS时间内一直空闲,则发送这个数据帧。发送结束后,源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧,还需要等待SIFS时间,然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧,则说明没有发生冲突,这一帧发送成功。否则执行退避算法。

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:

无线传感器网络的特点

无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息,在监测区域通常部署大量传感器节点,传感器节点数量可能达到成千上万,甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义:一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内,如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测,需要部署大量的传感器节点;另一方面,传感器节点部署很密集,在一个面积不是很大的空间内,密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点:通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比;通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度,降低对单个节点传感器的精度要求;大量冗余节点的存在,使得系统具有很强的容错性能;大量节点能够增大覆盖的监测区域,减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中,通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定,节点之间的相互邻居关系预先也不知道,如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中,或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力,能够自动进行配置和管理,通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传

感器网络使用过程中,部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效,也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中,这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少,

从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变:①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效;②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化,甚至时断时通;③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性;④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化,具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域,传感器节点可能工作在露天环境中,遭受太阳的暴晒或风吹雨淋,甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署,如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固,不易损坏,适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大,不可能人工“照顾每个传感器节点,网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要,要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此,传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

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》试题.

《无线传感器网络》试题 一、填空题(每题4分,共计60分) 1、传感器网络的三个基本要素:传感器,感知对象,观察者 2、传感器网络的基本功能:协作地感知、采集、处理和发布感知信息 3、无线传感器节点的基本功能:采集、处理、控制和通信等 4、传感器网络常见的时间同步机制有: 5、无线通信物理层的主要技术包括:介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术 6扩频技术按照工作方式的不同,可以分为以下四种: :直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 7、定向扩散路由机制可以分为三个阶段:周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强 8、无线传感器网络特点:大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 9、无线传感器网络的关键技术主要包括:网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等 10、IEEE 802.15.4标准主要包括:物理层和MAC层的标准 11、简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成:后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 12、数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13、无线传感器网络可以选择的频段有:868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ

14、传感器网络的电源节能方法:休眠机制、数据融合等, 15、传感器网络的安全问题:(1) 机密性问题。(2) 点到点的消息认证问题。(3) 完整性鉴别问题。 16、802.11规定三种帧间间隔:短帧间间隔SIFS,长度为28 s 、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS 加一个时隙(slot)长度,即78 s 分布协调功能帧间间隔DIFS ,DIFS长度=PIFS +1个时隙长度,DIFS 的长度为128 s 17、任意相邻区域使用无频率交叉的频道是,如:1、6、11频道。 18、802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务,这个服务的内容包括了:接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 19、传感器是将外界信号转换为电信号的装置,传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成 20、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成 二、基本概念解释(每题5分,共40分) 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点(源站点)有数据帧要发送时,检测信道。若信道空闲,且在DIFS时间内一直空闲,则发送这个数据帧。发送结束后,源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧,还需要等待SIFS时间,然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧,则说明没有发生冲突,这一帧发送成功。

无线传感器网络技术试题

无线传感器网络技术试 题 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

一、填空题 1. 传感器网络的三个基本要素:传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能:采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段:兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点:大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看,汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法:_休眠(技术)机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络,在无线传感器网络,Internet网络,WLan网络,拨号网络中,无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中,MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE协议

17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点,但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突,目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为:通信模块、()、计算模块、存储模块和电源模块。A A.传感模块模块 C网络模块 D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成()。A A.球状 B网络 C直线 D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是()D A. B. C. D. 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层,通常它的网络层支持三种拓扑结构,下列哪种不是。D A.星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A.定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点D A.能量优先 B.基于局部拓扑信息 C.以数据为中心 D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件C A电源能量有限 B通信能力受限 C环境受限 D计算和存储能力受限

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

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

无线传感器网络试题

一、选择题 1.简述影响传感网设计的因素有哪些? A.硬件限制 B.容错 C.可扩展性 D.生产成本 E.传感器拓扑 F.操作环境(应用) G. 传输媒介H.能量消耗(生命周期) 2.无线传感器网络预部署策略应满足那些需要? A.减少安装成本B.消除任何预组织与预计划的成本C.增加组织的灵活性D.提升自组织与容错性能 3.传感器的一般特性包括哪些指标? A.灵敏度 B.响应特性 C.线性范围 D.稳定性 E.冗余性 4.SPIN协议中使用的消息类型是下列中的哪一个? A.CTS B.ACK C.RTS D.ADV 5.传感器网络有哪些限制条件? A.电源能量有限 B.通信能力受限 C.计算和存储能力受限 D.设计空间受限 6.WLAN的通信标准主要采用( )标准。 A.IEEE802.2 B.IEEE802.3 C.IEEE802.11 D.IEEE802.16 7.以下不属于无线网络面临的问题的是( ) 。 A.无线信号传输易受干扰B.无线网络产品标准不统一 C.无线网络的市场占有率低D.无线信号的安全性问题 8.无线局域网相对于有线网络的主要优点是( )。 A.可移动性B.传输速度快C.安全性高D.抗干扰性强 9.无线传感器网络的基本要素不包括( )。 A.传感器B.感知对象C.无线AP D.观察者 10.MANET常采用多跳技术,相比单跳技术,多跳具有的优势不包括( )。 A.增强了可扩展性B.协议实现简单C.提高了吞吐量D.降低了能量消耗 二、填空题。 1、传感器网络的三个基本要素:________、________、________ 2、传感器网络的基本功能:________、________、________、________、 3、无线传感器节点的基本功能:________、________、________、________、 4、无线通信物理层的主要技术包括:________、________、________、 ________、5、扩频技术按照工作方式的不同,可以分为以下四种:________、________、________、________、 6、定向扩散路由机制可以分为三个阶段:________、________、________、 7、无线传感器网络特点:________、________、________、________、 ________、 8、无线传感器网络的关键技术主要包括:________、________、________、________、网络安全、应用层技术等

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