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無線傳感器網(wǎng)絡(luò) Wireless Sensor Networks,參考書目,書名：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 作者：孫利民，李建中，陳渝，朱紅松 出版社：清華大學(xué)出版社,目錄,傳感器網(wǎng)絡(luò)－概述 傳感器網(wǎng)絡(luò)－發(fā)展 傳感器網(wǎng)絡(luò)－結(jié)構(gòu) 傳感器網(wǎng)絡(luò)－應(yīng)用 傳感器網(wǎng)絡(luò)－協(xié)議 傳感器網(wǎng)絡(luò)－研究進(jìn)展 傳感器網(wǎng)絡(luò)－影響力,一、什么是傳感器網(wǎng)絡(luò),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是指將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,所謂無線網(wǎng)絡(luò)，就是利用無線電波作為信息傳輸?shù)拿浇闃?gòu)成的無線局域網(wǎng)（WLAN），與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。,,無 線 網(wǎng) 絡(luò),,有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng),,無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng),,移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò),,無線傳感器網(wǎng)絡(luò),,,傳感器網(wǎng)絡(luò),WSN-Wireless Sensor Networks 基礎(chǔ) 微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù) 解釋1 由部署在觀測(cè)環(huán)境附近的大量的微型廉價(jià)低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成一個(gè)多跳的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。,傳感器網(wǎng)絡(luò),解釋2： 傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組傳感器以特定方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)布給觀察者。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，目的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，并報(bào)告給用戶。,“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)定義,,,,傳感器技術(shù),,計(jì)算機(jī)技術(shù),,通 信 技 術(shù),,,,感 官,,大 腦,,神 經(jīng),現(xiàn)代信息技術(shù),信息系統(tǒng),,,,,,,無線傳感器網(wǎng)絡(luò),傳感器網(wǎng)絡(luò),傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本要素： 傳感器，感知對(duì)象，觀察者 傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能 協(xié)作地感知、采集、處理和發(fā)布感知信息,二、傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,第一階段,,最早可以追溯二十世紀(jì)70年代越戰(zhàn)時(shí)期使用的傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)。,胡志明小道,胡志明小道,熱帶樹,熱帶樹,轟炸機(jī),傳感器僅產(chǎn)生探測(cè)數(shù)據(jù)流 傳感器無計(jì)算能力 傳感器之間不能相互通信,傳統(tǒng)感知方法的特征,有線/無線連接,第二階段,感知能力＋計(jì)算能力＋通信能力,,1999年商業(yè)周刊將傳感器網(wǎng)絡(luò)列為二十一世紀(jì)最具影響的21項(xiàng)技術(shù)之一 。,,二十世紀(jì)80年代至90年代之間,,第三階段,,21世紀(jì)開始至今,,2001,911事件,,2002,橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室提出“網(wǎng)絡(luò)就是傳感器”。,,2003,,2006,美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》雜志評(píng)出深遠(yuǎn)影響人類未來生活的十大新興技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一 。,我國(guó)發(fā)布《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》。,現(xiàn)代感知方法,,Sensing Area,傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋感知對(duì)象區(qū)域 每個(gè)傳感器完成其臨近感知對(duì)象的觀測(cè) 多傳感器協(xié)同完成感知區(qū)域的大觀測(cè)任務(wù) 使用多跳路由算法向用戶報(bào)告觀測(cè)結(jié)果,Sink,,Internet 或 通信衛(wèi)星,,,Sensor network,,計(jì)算設(shè)備的演化歷史,三、傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),sink -匯聚點(diǎn) sensor node -傳感器節(jié)點(diǎn) sensor field -監(jiān)測(cè)區(qū)域,,傳感器網(wǎng)絡(luò)的常用邏輯結(jié)構(gòu)圖,,,,,,,,傳感器1,傳感器2,傳感器N,無線鏈路,無線接口 模塊,…,監(jiān)控主機(jī),,傳感器節(jié)點(diǎn) 功能：采集、處理、控制和通信等 網(wǎng)絡(luò)功能：兼顧節(jié)點(diǎn)和路由器 資源受限：存儲(chǔ)、計(jì)算、通信、能量 Sink節(jié)點(diǎn) 功能：連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)任務(wù)，轉(zhuǎn)發(fā)收集到的數(shù)據(jù)。 特點(diǎn)：連續(xù)供電、功能強(qiáng)、數(shù)量少等,感知能力＋計(jì)算能力＋通信能力 體積小 能耗小,傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)物示例,,傳感器節(jié)點(diǎn),傳感器模塊：信息采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 處理器模塊：控制、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 無線通訊模塊：無線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù) 能量供應(yīng)模塊：提供能量,傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)：地理區(qū)域大；部署密集 提高信噪比；提高監(jiān)測(cè)精度；增強(qiáng)容錯(cuò)性；減少盲區(qū) 自組織網(wǎng)絡(luò)：不確定性；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化 資源受限：計(jì)算、存儲(chǔ)、通訊、能量 動(dòng)態(tài)拓?fù)洌汗?jié)點(diǎn)故障；通訊故障；移動(dòng)性；節(jié)點(diǎn)加入 可靠網(wǎng)絡(luò)：適應(yīng)環(huán)境條件；魯棒性、容錯(cuò)性 應(yīng)用相關(guān)：沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺(tái) 以數(shù)據(jù)為中心,傳感器節(jié)點(diǎn)的限制,電源能量有限 通信能力有限 計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限,傳感器網(wǎng)絡(luò)概述－與ad hoc的不同,WSN 結(jié)點(diǎn)數(shù)量更為龐大 多數(shù)節(jié)點(diǎn)為靜止 節(jié)點(diǎn)分布更為密集 能量約束 結(jié)點(diǎn)更容易出錯(cuò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁,Ad hoc 幾十至上百個(gè)節(jié)點(diǎn) 局域網(wǎng) 節(jié)點(diǎn)全移動(dòng) 結(jié)構(gòu)變化（移動(dòng)） 能量可連續(xù)提供 點(diǎn)到點(diǎn)通信,四、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,（一）民事應(yīng)用,,,,,大鴨島海燕監(jiān)測(cè),無人干擾監(jiān)測(cè),鳥 巢,海 燕,大 鴨 島,,橋 梁 監(jiān) 測(cè),,,,道 路 交 通,,智能停車場(chǎng),,,,,物流系統(tǒng),列車鐵軌,高速公路系統(tǒng),,韓國(guó)濟(jì)州島智能漁場(chǎng),北京大興區(qū)菊花基地,克爾斯博公司,,浙江溫州的奶牛牧場(chǎng),,沈陽(yáng)玫瑰園,,二零零八年五月十二日汶川地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈地震,（二）軍事應(yīng)用,,,,,聯(lián)合國(guó)維和部隊(duì),伊 拉 克,微型感應(yīng)傳感器網(wǎng)絡(luò),核武器和生化武器,美軍未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)的戰(zhàn)場(chǎng)警戒示意圖,傳感器節(jié)點(diǎn),通行車輛,槍聲定位反恐系統(tǒng),F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī),,美國(guó)F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī),,機(jī)外傳感器網(wǎng)絡(luò),,,,,美軍“沙地直線”項(xiàng)目,無線鏈路,目標(biāo)探測(cè)、分類和跟蹤,傳感器節(jié)點(diǎn),傳感器節(jié)點(diǎn),,密封形封裝罩,節(jié)點(diǎn)封裝示例（一）,特點(diǎn)： 表面光滑 可以滾動(dòng) 自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)位置 萬向節(jié)固定架設(shè)計(jì),,節(jié)點(diǎn)封裝示例（二）,錐形罩,特點(diǎn)： 底基重量大 自正位 “懸垂鐘擺”式電路板 飛機(jī)拋撒,,,“狼群”地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò),,美軍共計(jì)完成23項(xiàng)傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目,,網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè),通信能力有限 節(jié)點(diǎn)帶寬窄，而且經(jīng)常變化 節(jié)點(diǎn)通信覆蓋范圍只有幾十到幾百米， 而且經(jīng)常變化,挑戰(zhàn)之一 如何在如此有限通信能力的條件下, 高質(zhì)量地完成感知數(shù)據(jù)的查詢、分析、挖掘與傳輸？ 在傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，發(fā)現(xiàn)最小化算法通信復(fù)雜性的機(jī)理是我們面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)問題！,五、傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù),多源、多跳是主要通信方式 多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)向一個(gè)目標(biāo)傳送信息 一次多源信息傳輸需要多條由多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成的路徑,挑戰(zhàn)之二 如何為多源信息傳輸選擇優(yōu)化通信路徑？ 在傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，建立選擇優(yōu)化或近似優(yōu)化通信路徑的理論是我們面臨的第二個(gè)挑戰(zhàn)問題！,節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、斷接頻繁 在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)頻繁 節(jié)點(diǎn)間通信的斷接頻繁，導(dǎo)致通信失敗. 經(jīng)常受到高山、建筑物、障礙物等地勢(shì)地貌以及風(fēng)雨雷電等自然環(huán)境的影響, 因此傳感器可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間脫離網(wǎng)絡(luò), 離線工作,挑戰(zhàn)之三 通信路徑重構(gòu)成為突出問題？路由算法必須具有自適應(yīng)性？ 如何建立網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)連通性的數(shù)據(jù)理論，為通信路徑重構(gòu)和自適應(yīng)路由算法設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)是我們面臨的第三個(gè)挑戰(zhàn)問題？,電源能量有限 傳感器的電源能量極其有限 由于電源能量的原因經(jīng)常失效或廢棄 電源能量約束是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的障礙 現(xiàn)有電源部件不能滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的需要 傳感器傳輸信息比執(zhí)行計(jì)算更消耗電能 傳感器傳輸1位信息需要的電能足以執(zhí)行3000條計(jì)算指令,挑戰(zhàn)之四 如何傳感器網(wǎng)絡(luò)在工作過程中節(jié)省能，實(shí)現(xiàn)能源均衡，最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期？ 建立能源復(fù)雜性和能源均衡理論是我們面臨的第四個(gè)挑戰(zhàn)性問題！,計(jì)算能力有限 傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器通常都具有嵌入式處理器和存儲(chǔ)器，具有計(jì)算能力 但是，處理器性能、存儲(chǔ)器容量和能源都很有限，導(dǎo)致傳感器的計(jì)算能力十分有限,挑戰(zhàn)之五 如何使用大量具有有限計(jì)算能力的傳感器設(shè)計(jì)能源有效的高性能分布式算法? 設(shè)計(jì)同時(shí)最小化能源、時(shí)間、空間和通信復(fù)雜性的分布式算法是我們面臨的第五個(gè)挑戰(zhàn)性問題！,傳感器數(shù)量大、分布范圍廣 傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)密集，數(shù)量巨大，可能達(dá)到幾百、幾千萬，甚至更多 傳感器網(wǎng)絡(luò)可以分布在很大區(qū)域，也可以分布在險(xiǎn)惡環(huán)境下 傳感器數(shù)量大、分布廣的特點(diǎn)使得網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)十分困難甚至不可維護(hù),挑戰(zhàn)之六 如何使傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件具有高強(qiáng)壯性和容錯(cuò)性是我們面臨的第六個(gè)挑戰(zhàn)性問題！,大規(guī)模分布式觸發(fā)器 很多傳感器網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)感知對(duì)象進(jìn)行控制（如溫度控制） 傳感器需要配備回控裝置和控制軟件 我們稱回控裝置和控制軟件為觸發(fā)器,挑戰(zhàn)之七 如何管理成千上萬分布式觸發(fā)器是我們面臨的第七個(gè)挑戰(zhàn)性問題？,感知數(shù)據(jù)流無限 傳感器網(wǎng)絡(luò)每個(gè)傳感器都產(chǎn)生無限的流式數(shù)據(jù)，并具有實(shí)時(shí)性 每個(gè)傳感器僅具有有限的存儲(chǔ)器和計(jì)算資源，難以處理巨大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流,挑戰(zhàn)之八 如何設(shè)計(jì)高效率、能源有效、實(shí)時(shí)的海量感知數(shù)據(jù)流的查詢、分析和挖掘的分布式算法？,以數(shù)據(jù)為中心 傳感器網(wǎng)絡(luò)不是通常的網(wǎng)絡(luò) 用戶感興趣的是數(shù)據(jù)而不是網(wǎng)絡(luò)和傳感器硬件 用戶很少詢問“A節(jié)點(diǎn)到B節(jié)點(diǎn)的連接是如何實(shí)現(xiàn)的？” 用戶經(jīng)常詢問“網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中那些地區(qū)出現(xiàn)毒氣？” 傳感器網(wǎng)絡(luò)不是以地址為中心的 用戶不會(huì)詢問“地址為27的傳感器的溫度是多少？” 用戶感興趣是“某個(gè)地理位置的溫度是多少？” 數(shù)據(jù)傳輸以聚集方式進(jìn)行,而不是地址到地址的路由,傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò) 把傳感器視為感知數(shù)據(jù)流或感知數(shù)據(jù)源 把傳感器網(wǎng)絡(luò)視為感知數(shù)據(jù)空間或數(shù)據(jù)庫(kù) 把數(shù)據(jù)管理和處理作為網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用目標(biāo),挑戰(zhàn)之九 如何建立以數(shù)據(jù)為中心的傳感器網(wǎng)絡(luò)？ 以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心; 把數(shù)據(jù)管理和處理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融為一體; 為用戶提供有效的感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫(kù); 使用戶如同使用通常的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)一樣自如地使用感知數(shù)據(jù). 傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的理論和技術(shù)是我們面臨的第九個(gè)挑戰(zhàn)性問題！,需要多種多樣的感知器 物理傳感器 生物傳感器 化學(xué)傳感器 ……,挑戰(zhàn)之十 如何建立新感知器概念、理論、技術(shù)和各種新型感知器是我們面臨的第十個(gè)挑戰(zhàn)性問題？,其他挑戰(zhàn)性問題 傳感器的投放或撒播理論與技術(shù) 傳感器的定位問題 時(shí)鐘同步問題 組網(wǎng)連通可靠性研究和探測(cè)覆蓋率研究 傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性問題和抗干擾問題 信號(hào)的協(xié)作處理,六、傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議,能源管理平臺(tái)： 管理傳感器節(jié)點(diǎn)如何使用能量； 移動(dòng)管理平臺(tái)： 檢測(cè)和注冊(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，維護(hù)到匯聚點(diǎn)的路由，使得傳感器節(jié)點(diǎn)能夠跟蹤它的鄰居； 任務(wù)管理平臺(tái)： 在一個(gè)給定的區(qū)域內(nèi)平衡和調(diào)度監(jiān)測(cè)任務(wù),,,,,物 理 層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng) 絡(luò) 層,傳 輸 層,應(yīng) 用 層,能 量 分 配,移 動(dòng) 管 理,任 務(wù) 管 理,傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧,傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層（1）,傳輸媒體 建議采用ISM （工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)）頻段 短距離的無線低功率通信最適合傳感器網(wǎng)絡(luò) 紅外 不需要許可證，抗干擾 要求收發(fā)雙方在視線之內(nèi) 光 不排除用光作為通信媒體,傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層（2）,頻率選擇，載頻發(fā)生，信號(hào)檢測(cè)，調(diào)制，數(shù)據(jù)加密 信號(hào)傳播 傳播信號(hào)需要的最小發(fā)送功率和傳輸距離d的n次方（ ）成正比，2= n 4. 為了減小傳輸距離，傳感器網(wǎng)絡(luò)采用多跳 （multihop）通信方式,傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的功能（1）,功能 無線信道的使用 建立傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 考慮因素 節(jié)省能量 可擴(kuò)展性 鏈路帶寬分配的公平性、帶寬利用率、延時(shí)性能等 目前普遍認(rèn)為這三個(gè)方面的重要性依次遞減,MAC協(xié)議的能量浪費(fèi)因素（2）,空閑偵聽：節(jié)點(diǎn)不知道鄰居節(jié)點(diǎn)何時(shí)向自己發(fā)送數(shù)據(jù)，射頻收發(fā)模塊必須一直處于工作狀態(tài)，消耗大量能源，是無效能耗的主要來源。 沖突：同時(shí)向同一節(jié)點(diǎn)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)幀，信號(hào)相互干擾，接收方無法準(zhǔn)確接收，重發(fā)造成能量浪費(fèi) 串?dāng)_：接收和處理發(fā)往其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)屬于無效功耗。 控制開銷：控制報(bào)文不傳送有效數(shù)據(jù)，消耗的能量對(duì)用戶來說是無效功耗。,傳感器MAC協(xié)議的節(jié)能策略（3）,盡量讓傳感器節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)； 減少傳感器節(jié)點(diǎn)之間的碰撞； 減少接收到自己不需要接收的數(shù)據(jù)分組； （overhearing） 減少控制消息的開銷。,WSN MAC協(xié)議（4）,基于競(jìng)爭(zhēng) S-MAC/T-MAC/Sift 基于TDMA的 DEAN/TRAMA /DMAC/周期性消息調(diào)度 其它 SMACS/EAR CSMA/CA和CDMA結(jié)合,WSN路由協(xié)議（1）,已有網(wǎng)絡(luò)－ad hoc、蜂窩 主要目標(biāo)－通信服務(wù)質(zhì)量 帶寬利用率 傳感器網(wǎng)絡(luò) 主要目標(biāo)－高效使用能源 延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存期,WSN路由協(xié)議（2）,特點(diǎn) 基于局部拓?fù)湫畔?數(shù)據(jù)為中心（不知道目的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，甚至向哪個(gè)區(qū)域） 要求 能量高效（協(xié)議簡(jiǎn)單|開銷小|節(jié)省能量/均衡消耗） 可擴(kuò)展性（網(wǎng)絡(luò)范圍/節(jié)點(diǎn)密度） 魯棒性（節(jié)點(diǎn)變化|拓?fù)渥兓?快速收斂性,WSN路由協(xié)議（3）,能量感知路由 能量路由/能量多路徑路由 查詢路由 定向擴(kuò)散路由(DD)/謠傳路由 地理路由 GPRS/GEAR/ GEM/邊界定位路由 可靠路由 ReInform/SPEED /多路徑路由,WSN傳輸層（1）,當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)需要接入Internet 或其它外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，傳輸層的功能是必要的 目前關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層機(jī)制和協(xié)議的建議很少 存在的問題 硬件的限制（例如有限的電能和存儲(chǔ)量）使傳感器節(jié)點(diǎn)不能像Internet中的服務(wù)器那樣存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù) TCP的應(yīng)答方式開銷太大 將來有可能在傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用類似于UDP的協(xié)議，而在Internet和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中使用TCP/UDP協(xié)議,WSN傳輸層（2）,一種TCP分段（TCP splitting） 的方法可能使傳感器網(wǎng)絡(luò)和其它網(wǎng)絡(luò)（如Internet)互通,WSN應(yīng)用層,應(yīng)用層協(xié)議還處于探索階段 三種可能的應(yīng)用層協(xié)議 傳感器管理協(xié)議 Sensor management protocol (SMP) 任務(wù)分配和數(shù)據(jù)通告協(xié)議 task assignment and data advertisement protocol (TADAP) 傳感器詢問和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議 Sensor query and data dissemination protocol (SQDDP),WSN 時(shí)間同步（1）,時(shí)間同步是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能 MAC/跟蹤/監(jiān)測(cè) 時(shí)間同步需要的多樣性（目標(biāo)跟蹤例子） 傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的性能參數(shù) 最大誤差 同步期限 同步范圍 效率 代價(jià)和體積,WSN時(shí)間同步機(jī)制（2）,TPSN（Timing-sync Protocol for Sensor Networks ） RBS（Reference Broadcast Synchronization） TINY/MINI-SYNC DMTS （Delay Measurement Time Synchronization） PCS （Probabilistic Clock Synchronization ）,WSN定位機(jī)制（1）,定位是傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能 報(bào)告事件發(fā)生的地點(diǎn) 目標(biāo)跟蹤和定位 協(xié)助路由 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理,WSN定位機(jī)制（2）,特殊性 體積、成本（GPS不能普遍適用） 能耗有限、可靠性差 節(jié)點(diǎn)的規(guī)模大、隨機(jī)布放 無線模塊通信距離有限 環(huán)境要求（室內(nèi)、室外）,WSN定位機(jī)制（3）,基于距離的定位機(jī)制 到達(dá)時(shí)間定位算法（TOA） 不同到達(dá)時(shí)間定位算法（TDOA） 到達(dá)角度定位定位算法（AOA） 接收信號(hào)強(qiáng)度定位算法（RSSI） 距離無關(guān)的定位機(jī)制 質(zhì)心定位算法（Centroid） 距離向量-跳段定位算法（DV-HOP） 自組織定位算法（Amorphous Positioning) 近似的點(diǎn)在三角形中定位算法（APIT),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展,軍事領(lǐng)域 美國(guó)陸軍的研究計(jì)劃 “靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信” （2001－2005，通用通信基礎(chǔ)設(shè)施） “無人值守地面?zhèn)鞲衅魅骸?（支持陸軍更廣闊視野） “戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境偵察與監(jiān)視系統(tǒng)” （偵察和情報(bào)） 美國(guó)海軍的研究計(jì)劃 “傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”（戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略級(jí)的傳感器信息管理） “網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)CEC（Cooperative engagement capability) (裝載在艦艇和戰(zhàn)斗機(jī)群上，進(jìn)行高精度偵察） 美國(guó)國(guó)防部 Smart Sensor Web，5個(gè)尖端研究領(lǐng)域之一 （以Web為中心的傳感器信息分發(fā)和融合網(wǎng)絡(luò)） 美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和能源部 （發(fā)現(xiàn)對(duì)地鐵、車站的生化武器襲擊）,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展,民用領(lǐng)域 美國(guó)交通部 國(guó)家智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)劃，1995開始，2025投入使用（用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地面交通管理） Intel公司 基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計(jì)算發(fā)展項(xiàng)目，2002發(fā)布 開發(fā)超微型傳感器 MOTE（塵粒） Smart dust (智能灰塵）,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展,學(xué)術(shù)和科技界 美國(guó)自然科學(xué)基金委（NSF）推動(dòng)下，很多高校開展研究 英國(guó)、意大利、日本等國(guó)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu) 學(xué)術(shù)科技界的研究集中在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信協(xié)議、感知數(shù)據(jù)查詢處理技術(shù)和應(yīng)用試驗(yàn)等方面,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展,中國(guó)研究進(jìn)展和現(xiàn)狀 高校和研究機(jī)構(gòu),傳感器網(wǎng)絡(luò)的影響,傳感器網(wǎng)絡(luò)將物理世界和信息技術(shù)連接起來 傳感器網(wǎng)絡(luò)具有改造社會(huì)的潛力，將來廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域使得傳感器網(wǎng)絡(luò)成為我們生活中不可缺少的部分 傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外科技界和工業(yè)界高度重視,傳感器網(wǎng)絡(luò)的影響,改變世界的十個(gè)新興技術(shù),未來四大高技術(shù)將掀起新產(chǎn)業(yè)浪潮,WSN的關(guān)鍵技術(shù),關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 拓?fù)淇刂?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)安全 時(shí)間同步 定位技術(shù) 數(shù)據(jù)融合 數(shù)據(jù)管理 無線通信技術(shù) 嵌入式系統(tǒng) 應(yīng)用層技術(shù),核心問題 能源 傳感器 封裝 部署 資源受限下的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制 大規(guī)模下的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制,