无线传感器网络综述

通信 传感器

无线传感器网络(WSN) 无线传感器网络(WSN)综述

---王宣丹 2007/6/6

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主要内容： 主要内容：WSN概述 历史以及发展现状 WSN的体系结构 WSN的特征 WSN的应用 WSN的协议 关键技术 未来发展机遇展望

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WSN概述 概述无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)系统是当前在国际上备受关 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。

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WSN概述(续) 概述( 概述无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)就是由部署在检测区域内大量的廉价 卫星传感器节点组成，通过无线通信方式形成 的一个多跳的自组织的网络系统，目的是协作 地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对 象信息，并发送给观察者。 构成WSN的三要素： 传感器、感知对象、观察者。

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WSN概述(续) 概述( 概述影响力 ☆美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技 术发展报告中将无线传感器网络列为21世纪最 有影响的21项技术和改变世界的10大技术之 一。 ☆传感器网络被列为未来3大高科技产业一。 ☆美国的《技术评论》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4大新技术中，无 线传感器网络也列入其中等。

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历史以及发展现状国外： 起源于美国，根源可追溯到1978年由国 防部高级研究计划署(DARPA)在卡内基-梅 隆大学发起的分布式传感器研讨会。 具有代表性的项目包括：1993-1999年间 由美国国防高级研究计划署(DARPA)资助，加 州大学洛杉矶分校(UCLA)承担的WINS项目； 1999-2001年间由DAPRA资助UC Berkeley 承担的Smart Dust项目。

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历史以及发展现状( 历史以及发展现状(续)1998-2002年DARPA资助，加州大学伯克 利分校等25个机构联合承担的SensIT计划； 1999-2004年间海军研究办公室的 SeaWeb计划等。 国内： 中国的一些研究机构近年开始研究：中国 科学技术大学、清华大学、中科院计算所、上 海微系统所、沈阳自动化所以及合肥智能所等 研究单位 。

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历史以及发展现状( 历史以及发展现状(续)之所以国内外都投入巨资研究机构纷纷开 展无线传感器网络的研究，很大程度归功于其 广阔的应用前景和对社会生活的巨大影响。

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WSN的体系结构 的体系结构传感器网络结构汇聚节 点

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WSN的体系结构(续) 的体系结构( 的体系结构传感器节点结构

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WSN的体系结构(续) 的体系结构( 的体系结构传感器网络协议栈

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WSN的特征 的特征☆与无线网络的区别 传感器网络集成了监测、控制以及无线通 信的网络系统，节点数目庞大(上千甚至上 万),分

布密集，因环境和能量的耗尽，容易 出现故障，节点通常固定不动。能量、处理能 力、存储能力、通信能力有限。不同于传统无 线网络的高服务质量和高效的带宽的利用，节 能是其设计的首要考虑因素。

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WSN的特征(续) 的特征( 的特征☆节点的限制 ※电池能量有限 ※通信能力有限 能量消耗和通信距离关系E正比于d (n).{2<n<4} ※计算和存储能力有限

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WSN的特征(续) 的特征( 的特征☆传感器网络的特点： 大规模网络 自组织网络 动态性网络 可靠性网络 应用性相关的网络 以数据为中心的网络

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WSN的应用 的应用☆军事上的应用 传感器网络具有可快速部署、可自组织、隐蔽 性强和高容错性的特点，因此非常适合军事上 的应用。通过飞机或炮弹直接将传感器节点散 播到敌方阵地内部，或者在公共隔离带部署传 感网络，就能隐蔽而且近距离的准确收集战场 信息。 例:传感器网络已经成为美军事C4ISRT系统必 不可少的一部分。

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WSN的应用(续) 的应用( 的应用☆环境观测和预报系统 可以用于检视农作物灌溉情况、土壤空气 情况、牲畜和家禽的环境状况和大面积的地表 监测、气象和地理研究、洪水监测等。 例：ALERT系统中就有用于监测降雨量、河水 水位和土壤水分，并依此预测爆发山洪的可能 性。