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无线传感器网络技术探讨 福 建 电 脑福 建 电 脑 2006年第8期 1.引言 近年来,随着计算机技术、网络技术与无线通信技术的高速 发展和广泛应用,人们开始将无线网络技术与传感器技术相结 合,提供了无线网络化传感器的概念。它不仅可以应用于 Internet接入互连,还适用于有线接入方式所不能胜任的场合, 以提供优质的数据传输服务。第一代传感器网络出现在 20世纪 70年代,使用具有简单信息信号获取能力的传统传感器,采用 点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络;第二代传感器网 络,具有获取多种信息信号的综合能力,采用串/...

无线传感器网络技术探讨
福 建 电 脑福 建 电 脑 2006年第8期 1.引言 近年来,随着计算机技术、网络技术与无线通信技术的高速 发展和广泛应用,人们开始将无线网络技术与传感器技术相结 合,提供了无线网络化传感器的概念。它不仅可以应用于 Internet接入互连,还适用于有线接入方式所不能胜任的场合, 以提供优质的数据传输服务。第一代传感器网络出现在 20世纪 70年代,使用具有简单信息信号获取能力的传统传感器,采用 点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络;第二代传感器网 络,具有获取多种信息信号的综合能力,采用串/并接口(如 RS- 232、RS-485)与传感控制器相联,构成有综合多种信息的传感器 网络;第三代传感器网络出现在 20世纪 90年代后期和本世纪 初,用具有智能获取多种信息信号的传感器,采用现场总线连接 传感控制器,构成局域网络,成为智能化传感器网络;第四代传 感器网络正在研究开发,用大量的具有多功能多信息信号获取 能力的传感器,采用自组织无线接入网络,与传感器网络控制器 连接,构成无线传感器网络。无线传感器网络是新兴的下一代传 感器网络,2000年 12月 IEEE成立了 IEEE802.15.4工作组,致 力于定义一种从廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂 度、成本和功耗的低速率无线连接技术。产品的方便灵活、易于 连接、实用可靠及可继续延续是市场的驱动力。一般认为短距离 的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用,传感器网络是 802.15.4 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的主要布场对象。将传感器与802.15.4设备组合, 进行数据收集、处理和分析,即可决定是否需要或何时需要用户 操作。满足802.15.4标准的无线发射/接收机及网络被Motorola、 Philips、Eaton、Invensys和 Honeywell这些国际通信与工业控制 界巨头们极力推崇。目前,IEEE1451工作组已考虑在其基础上 实现无线智能传感器网络WSN(WirelessSensorNetworks)。 2.无线传感器网络的关键技术 无线传感器网络的网络结构是组织无线传感器的成网技 术,有多种形态和方式。无线传感器网络的集中式结构类似移动 通信的蜂窝结构,集中管理。无线传感器网络的分布式结构,类 似AdHoc网络结构,可自组织网络接入连接,分布管理。无线传 感器网络的网状式结构,类似 Mesh网络结构,网状分布连接和 管理。研究和开发有效的实用的无线传感器网络结构,为构建无 线传感器网络奠定技术基础,是十分重要的。典型的传感器网络 结构如图所示: 传感器网络结构图 主控计算机通过传感器总线控制器与传感器总线上的多个 节点通信并实现上层监控和决策功能,每个节点包含一个或多 个传感器执行器以及总线接口模块,节点间的通信方式可以是 对等的(Peer-to-Peer)或主从的(master-slave)。传感器总线控制器 主要管理总线上的通信,比如设置节点上传感器的采样速率以 及周期性的诊断与检测传感器工作状态等。传感器总线是一种 标推的双向数据与控制总线,针对不同的应用情况而采用不同 的类型,通常称之为设备级控制网、现场总线或现场网络等,早 期比较成功的总线类型有 MPS(MichiganParallelStandard)总线 和IS2(IntegratedSmartSensor)总线等,目前在工业领域应用比较 广泛的是CAN(ControlAreaNetwork)总线和以太网(Ethernet)。 尽量灵敏的传感器,尽量简易的信号收发,尽量节省的信息 处理和尽量持久使用的电源,是无线传感器终端的希望和要求, 也是实现无线传感器终端的技术关键。其中,尽量持久使用的电 源技术,涉及高能电池。电池无线充电技术是特别引入关注和可 能发展的方向。极低功耗传感收发技术,要省能省电,要自适应 休眠和唤醒,要突发工作。超宽带(UWB)传输技术是很有希望 的,低功耗的PHS技术经过适应改造也很有应用前景。 无线传感器网络的协议结构是另一项关键技术。无线传感 器网络对协议结构的期待是:尽量简化协议层次,尽量简练信令 方式,尽量利用广播信息,尽量避免交互应答。用简洁的协议栈 支持无线传感器网络的有效运行。其中,区域覆盖和路由协议很 重要,到处存在的接入可能,节省系统开销的路由选择,有向扩 散的路由协议,都是值得研究开发的。极大量无线传感器终端的 识别和管理、极大量采集数据的集中处理和应用,也是无线传感 器网络面临的值得解决的课题。 网络安全协议问题也是其关键技术,传感器网络受到的安 全威胁和移动 adhoc网络所受到的安全威胁不同,所以现有的 网络安全机制不适合此领域,需要开发针对无线传感器网络的 专门协议。典型的安全问题可以 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 为: (1)信息被非法用户截获; (2)一个节点遭破坏; (3)识别伪节点; (4)如何向已有传感器网络添加合法的节点。 为了解决以上安全问题可以不采用任何的路由机制的方 案。在此 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 中,每个节点和基站分享一个唯一的 64位密匙 Keyj和一个公共的密匙 KeyBS,当节点和基站距离超出了预定 距离时,网络会在节点和基站之间选择一个节点作为媒介节点 进行接力;发送端会对数据进行加密,接收端接收到数据后根据 数据中的地址选择相应的密匙对数据进行解密。这种双加密方 式可以防止暴露节点数目和地址,也可以防止数据被非法截获, 即使个别节点被破译,也只有它自己的密匙泄漏,整个网络仍然 可以正常工作。 无线传感器网络的系统能量供应问题也是需要解决的。网 络中每个节点的电源是有限的,网络大多工作在无人区或者对 人体有伤害的恶劣环境中,更换电源几乎是不可能的事,这势必 要求网络功耗要小以延长网络的寿命,而且要尽最大可能的节 省电源消耗。主要的解决方案有:使用高能电池、降低传感功率, 此外还有传感器网络的自我能量收集技术和电池无线充电技 术。 3.无线传感器网络的应用前景 无线传感器网络的应用前景十分诱人。传统应用有军事、监 控、应急、环境、防空等领域,新兴应用将涉及家用、企业管理、保 健、交通等领域。可以预计,将来无线传感器网络将无处不在。比 如家庭采用无线传感器网络负责安全、调控、节(下转第 30页) 无线传感器网络技术探讨 张红莉 (铜陵学院 安徽铜陵 244000) 【摘 要】:对无线传感器网络技术的基本构成和关键技术进行了讨论,介绍了相应的一些主要解决方法,提出了一些看 法和构想,并对其网络的前景进行了展望。 【关键词】:无线传感器网络;网络结构;智能传感器; 26 福 建 电 脑福 建 电 脑 2006年第8期 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第26页) 电、保健等;企业和社区采用无线传感器网络负责保卫与安全、 供应监测、人员流动与车辆进出等;服务业采用无线传感器网络 负责商品流通、服务环境秩序、金融流通安全等。无线传感器网 络还被应用于其他一些领域。比如一些危险的工业环境如井矿、 核电厂等,工作人员可以通过它来实施安全监测。尽管无线传感 器技术目前仍处于初步应用阶段,但已经展示出了非凡的应用 价值,相信随着相关技术的发展和推进,一定会得到更大的应 用。 应该看到,无线传感器网络才刚刚兴起,它的技术、网络和 应用都还不十分成熟,有待研究开发。无线传感器终端要马上达 到希望的要求还会有很长一段发展历程,可以由易到难,利用现 有通信技术和系统(如无线市话),逐步演进升级。无线传感器网 络业务和网络应用也需要不断开发,形成新兴应用领域。 4.结束语 无线传感器网络是新兴的通信应用网络,其应用可以涉及 到人类生活和社会活动的所有领域。因此,无线传感器网络将是 未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,虽然无线传感器网络 的应用前景十分美好,但由于当前若干技术难题,还不能走向广 泛应用。需要各种技术支撑。 目前,成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发 展,应用到无线传感器网络中,形成新的市场增长点,创造无线 通信的新天地。 参考文献: 1.AkyildigIF.ASurveyonSensorNetworks[J].IEEECommunications Magazine,2004,8. 2.PottieGJ.WirelessIntegratedNetworkSensors[J].Communicationsof ACM,20004,5. 3.MangesW.It'sTimeforSensorstoGoWireless[J].SensorsMagazine, 1999,4-5. 4.沙占友.智能温度传感器的发展趋势.北京:电子技术应用,2002,9. 5.任丰原,黄海宁,林 闯.无线传感器网络.软件学报.2003,14(7). 和挪威文学作者的作品摘要和书目。一般数字典藏 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 没有 Wiki透明。Wiki的快速、免费,还有简单的学习曲线,正好让人 们可以免除工具性的障碍,绕过了目前学习其它软件所必须付 出的精力和再适应的繁琐过程,提高了参与者对文献进行数字 处理的能力。 5.企业管理的有效工具 瑞典的 HammarskjoldInformatio(http://www.Hammarskjold. se)使用 TWiki来管理社群内某双月刊约 30页左右的出版品流 程。TWiki支持工作流程与文件附档,从编辑到最后的认可与排 版。整个工作小组对于项目内近期的各项动作都可以通过 TWiki实时得知,概观项目各项进程的发展,这也提高了小组间 的聚合力。 3.网络虚拟社群中Wiki应用的特性 Wiki是一种社会性软件,用它作为网络虚拟社群的交流平 台有助于虚拟社群内的知识共享。 1.提供了可被信任的内容 Wiki的知识是虚拟社群智慧的结晶,是虚拟社群成员共同 的成果。社群成员可以对同一个词条进行修改,并且保存修改的 历史 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ,如果某一词条的内容存在问题,在公众的评议下,可 以被删除或者修改。所以说对于 Wiki内容的信任,是通过对内 容的共同监督完成的。通过 Wiki本身的机制,社群成员能够较 容易地判别内容和编辑者的可信性,并且可以为协作做出自己 的贡献,同时在协作过程中受到其他成员的评价。 2.有助于共享知识的形成 Wiki强调协作性,社群成员共同针对某一主题进行讨论, Wiki的结构可以保留所有争议的内容,使得参与者可以清楚地 了解每个词条的产生过程以及曾经发生的争议。所以说Wiki的 结构对于知识管理十分有效,它能够有效地控制知识的协作建 构,反映协作的成果,有助于协作知识的形成。 3.有助于社会网络的形成 Wiki提供了关于网络虚拟社群共享知识进化的详细资料, 包括版本、历次讨论、以及参与者的背景,这种结构使得社群成 员了解的不仅仅是静态的、目前的观点,重要的是能够较容易地 回顾整个议题的流程和进展情况;而且对于背景的了解不仅有 助于新的参与者迅速地了解前人的成果,也使得参与者可以了 解该议题的整体状况,这些特征使得虚拟社群成员之间联系的 机率大大增加,形成社会网络的机率也大增。 4.网络虚拟社群中Wiki应用的局限性 Wiki作为一种跨学科跨地域的网络虚拟社群应用实现工 具,无论从技术角度还是社会角度,仍然存在着一定的缺陷。 1.在 Wiki中,单个的页面是由某个人或团体构建的,之后 又被许多人修改过,虽然 Wiki提供了一个查询内容修订历史的 页面,但是在过了一段时间以后,要评估不同的参与者在页面知 识进化过程中所作的贡献是非常困难的。这个困难限制了参与 者,特别是那些职业生涯取决于特定贡献的研究者。在某种程度 上,这个问题与一个研究团体中的成员紧密合作,在不断交流协 作过程中,精确地记录谁做了什么是一样困难的。 2.在网络虚拟社群中,不同的参与者具有不同的文化背景 和不同的语言习惯,必须尽力确保每个参与者使用的术语具有 同样的意义。这非常重要,因为如果语义不一致,不可避免会产 生一定的误解。如果意义有了偏差,就会引起混乱,就会在构建 Wiki的过程中不断地增加困难。 3.当一个Wiki的知识体开始增长的时候,一般的贡献者可 以在他人定义的概念上构建更多的内容。然而,在这个过程中, 日益增多的知识领域的壁垒将会困扰后继的参与者,甚至对于 具有相关知识的人,也没有迅速了解知识体的捷径。这就为知识 的流动设置了一个障碍,最后会阻碍虚拟社群的发展。 5.结束语 当前,不同学科领域间协作和应用的研究,已经成为一个备 受关注的问题。Wiki是一种新的解决方案,虽然在网络虚拟社 群中的很多应用还不够完善,甚至有些还处于摸索阶段,但其独 特的优势和良好的发展前景是毋庸置疑的,相信 Wiki在网络领 域中的应用能够促进虚拟社群的不断完善和发展,也有待于我 们进一步去完善、去发现、去探究。 参考文献: 1.陈向东,高丹丹,张际平.Blog在跨学科知识共享中的应用[J].中国电 化教育,2004,(8):17-20 2.周涛.Wiki社群的社会网络分析[D].华东师范大学,2005 3.李馨.基于Wiki的跨学科知识共享[J].电化教育研究,2005,(4):66- 70 4.谭支军.Wiki在教育教学中的应用初探[J].中国远程教育,2005,(5): 66-68 5.庄秀丽.Wiki呼唤网络时代的共创分享[EB/OL].http://blog.online- edu.org/snow/002640.html 30
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