無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其研究進展

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其研究進展,王汝傳,2006年,南京郵電大學(xué)計算機學(xué)院,2024/4/4,2,提 要,第1部分,第2部分,第3部分,第4部分,第5部分,,,,,概要,,協(xié)議,,關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)用,,展望,,,,,,,2024/4/4,3,提 要,第1部分,第2部分,第3部分,第4部分,第5部分,,,,,概要,,協(xié)議,,關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)用,,展望,,,,,,,2024/4/4,4,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是計算機、通信、傳感器、微機電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等

2、多項技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。,概 要,2024/4/4,5,概 要,,遠(yuǎn)程的（remote）、現(xiàn)場的（in situ）信息獲取和處理能力已有傳統(tǒng)技術(shù)難以實現(xiàn)的細(xì)微物理或環(huán)境現(xiàn)象感知能力不依賴于固定通信基礎(chǔ)設(shè)施的自治特性,,,Red: SoilGreen: VegetationBlue: Snow,,,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有廣闊的應(yīng)用前景！,2024/4/4,6,美國MIT技術(shù)評論（2003年）“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是在不遠(yuǎn)的將來會產(chǎn)生巨大

3、影響的十種新興技術(shù)之一，它將很快改變計算、醫(yī)療、制造、運輸和能源基礎(chǔ)設(shè)施”,概 要,2024/4/4,7,美國商業(yè)周刊 “無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將是21世紀(jì)最有影響的21項技術(shù)之一” （1999年） 將其與公用計算（Utility Computing）、塑料電子學(xué)（Plastic Electronics）和仿生人體器官（Bionic Bodies）稱為全球未來四大高技術(shù)產(chǎn)業(yè)（2003年）,概 要,2024/4/4,8,概 要,智能

4、微塵（美國國防部在1999年展開研發(fā)）：在一立方毫米的范圍內(nèi)包含了從信息收集、信息處理到信息發(fā)送的所有必需部件，能夠形成自動組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。,2024/4/4,9,,,,處理能力,,無線通信能力,,感知能力,,,概 要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定義,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks）是由具有感知、處理和無線通信能力的微型節(jié)點通過自組織方式形成的網(wǎng)絡(luò)。,2024/4/4,10,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（1）,,

5、Internet、衛(wèi)星或移動通信網(wǎng)絡(luò)等,,網(wǎng)關(guān)（匯聚節(jié)點，Sink node） 大規(guī)模的應(yīng)用可能使用多個網(wǎng)關(guān) 使用多種方式與外部網(wǎng)絡(luò)通信，如 Internet、衛(wèi)星或移動通信網(wǎng)絡(luò)等,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點既是信息包的發(fā)起者，也是信息包的轉(zhuǎn)發(fā)者。,,,2024/4/4,11,,平面結(jié)構(gòu)（對等式結(jié)構(gòu)）：所有節(jié)點的地位平等,,分級結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)被劃分為簇（Cluster），每一個簇由一個簇頭和多個簇成員組成。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（2）,2024/4/

6、4,12,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,根據(jù)傳感器節(jié)點在使用中是否移動，可將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分為： 靜態(tài)（非移動性）網(wǎng)絡(luò)：節(jié)點布置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，根據(jù)用戶的要求，可對各種環(huán)境或物體參數(shù)進行測量 動態(tài)（移動性）網(wǎng)絡(luò)：傳感器節(jié)點一般處于移動狀態(tài)中（如被安置在可移動的物體上）目前大多數(shù)是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（3）,2024/4/4,13,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（三代）,概 要：

7、發(fā)展歷程,2024/4/4,14,,MoteWorks 軟件平臺,MoteWorks 硬件平臺,http://www.xbow.com,概 要：發(fā)展歷程,2024/4/4,15,,http://www.moteiv.com,概 要：發(fā)展歷程,2024/4/4,16,,http://www.scatterweb.net,節(jié)點,網(wǎng)關(guān),軟件,帶照相機的節(jié)點,帶顯示屏的節(jié)點,概 要：發(fā)展歷程,2024/4/4,17,,http://www

8、.intel.com/research/exploratory/motes.htm,概 要：發(fā)展歷程,2024/4/4,18,,http://www.sunspotworld.com/,概 要：發(fā)展歷程,2024/4/4,19,,http://www.wsn.net.cn,寧波中科集成電路設(shè)計中心（中科院計算所寧波分所）,概 要：發(fā)展歷程,2024/4/4,20,自組織 網(wǎng)絡(luò)的建立和節(jié)點間通信不依賴于固定的通信基礎(chǔ)設(shè)施

9、，而通過分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)組網(wǎng)，自動調(diào)整以適應(yīng)節(jié)點的移動、加入和退出、剩余電量和無線傳輸范圍的變化等。節(jié)點能力有限 由于低成本、低能耗、體積小、野外部署等要求，傳感器節(jié)點在供電、計算、存儲、通信等方面的能力比較受限。 規(guī)模大 傳感器網(wǎng)絡(luò)可能包含多達上千個甚至上萬個節(jié)點。 高冗余 為了保證網(wǎng)絡(luò)的可用性和生存能力，傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具有較高的節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)鏈路冗余，以及采集的數(shù)據(jù)冗余。流量不均衡 傳

10、感器網(wǎng)絡(luò)中流向處理中心的數(shù)據(jù)量往往遠(yuǎn)大于反方向的流量。數(shù)據(jù)流向處理中心并在處理中心集中，會出現(xiàn)離處理中心越近，節(jié)點負(fù)載越重的現(xiàn)象。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點（1）,2024/4/4,21,空間位置尋址 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不必具有全球惟一的標(biāo)識，不必采用Internet的IP尋址。用戶可不關(guān)心數(shù)據(jù)采集于哪一個節(jié)點，而關(guān)心數(shù)據(jù)所屬的空間位置，因此可采取空間位置尋址方式。拓?fù)湟鬃兓?傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功率控制、剩余電量下降，以及應(yīng)用

11、需要使有些節(jié)點可能進入休眠狀態(tài)等因素，將引起網(wǎng)絡(luò)工作節(jié)點在數(shù)目和分布上的變化，導(dǎo)致拓?fù)涓淖儭?數(shù)據(jù)融合 傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過程中，通常要求中間節(jié)點能將來自多個傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)進行融合，再傳送給處理中心。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點（2）,2024/4/4,22,提 要,第1部分,第2部分,第3部分,第4部分,第5部分,,,,,概要,,協(xié)議,,關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)用,,展望,,,,,,,2024/4/4,23,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,無線傳感

12、器網(wǎng)絡(luò)自身的特點決定了它不能完全使用目前已經(jīng)存在的一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，例如IEEE 802.11已有研究在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用TCP/IP相關(guān)協(xié)議（國家發(fā)改委下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程項目“IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點”） 國外的研究工作者為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各個層次都提出了一些解決方案，但是總的來說，到目前為止并沒有形成較多被廣泛認(rèn)可的協(xié)議,傳輸層,,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,2024/4/4,24,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：物理層,物理層負(fù)責(zé)載波頻率

13、產(chǎn)生、信號的調(diào)制解調(diào)等工作 節(jié)點設(shè)計利用可獲得的元器件構(gòu)建傳感器節(jié)點，如圍繞TinyOS 項目所設(shè)計的系列硬件平臺； 采用MEMS 和集成電路技術(shù)，設(shè)計高度集成化傳感器節(jié)點，如智能微塵、無線集成網(wǎng)絡(luò)傳感器(WINS) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的載波媒體可能的選擇包括紅外線、激光和無線電波。,傳輸層,,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,2024/4/4,25,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：數(shù)據(jù)鏈路層,數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)媒體訪問和錯誤控制,錯誤控制,媒體訪問控

14、制協(xié)議（MAC）,,媒體訪問協(xié)議保證可靠的點對點和點對多點通信。以競爭為基礎(chǔ)的MAC 協(xié)議基于預(yù)約的MAC 協(xié)議研究現(xiàn)狀： B-MAC (Berkeley MAC) 、 S-MAC (Sensor MAC)、T-MAC ( Timeout MAC) 、P-MAC (Pattern MAC) 、Z-MAC (Zebra MAC)等,傳輸層,,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,,,2024/4/4,26,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)絡(luò)層協(xié)

15、議主要負(fù)責(zé)路由發(fā)現(xiàn)和維護。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議按照最終形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以劃分為平面路由協(xié)議和分級路由協(xié)議。平面路由協(xié)議優(yōu)點：節(jié)點地位平等，原則上不存在瓶頸問題。缺點：可擴充性差，維護動態(tài)變化的路由需要大量的控制信息。分級路由協(xié)議優(yōu)點：簇成員的功能比較簡單，不需要維護復(fù)雜的路由信息，可擴充性好。缺點：簇頭節(jié)點可能會成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。,傳輸層,,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,2024/4/4,27,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：傳輸層,

16、傳輸層負(fù)責(zé)將傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)提供給外部網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件條件的限制使傳輸層協(xié)議的開發(fā)存在一定的困難，每個節(jié)點難以如同Internet 上服務(wù)器那樣存儲很多的信息。目前已經(jīng)開發(fā)出的一些演示系統(tǒng)中，一般采用一個特殊的節(jié)點作為網(wǎng)關(guān)，其硬件配置和電源供給有別于普通節(jié)點，網(wǎng)關(guān)使用衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)絡(luò)、Internet 或者其它的鏈路與外部網(wǎng)絡(luò)通信。,傳輸層,,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,2024/4/4,28,IEEE 802.15.4/

17、ZigBee協(xié)議為低速率的無線個人局域網(wǎng)設(shè)計，由IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的PHY和MAC層再加上ZigBee的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用支持層所組成的。其突出的特點：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持極低成本易實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸短距離操作極低功耗各層次的安全性等,,,,物理層2.4 GHz 915MHz 868 MHz,MAC 層,網(wǎng)絡(luò)層,應(yīng)用接口,應(yīng)用,,IEEE802.15.4,,安全,,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：參考標(biāo)準(zhǔn),2024/4

18、/4,29,提 要,第1部分,第2部分,第3部分,第4部分,第5部分,,,,,概要,,協(xié)議,,關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)用,,展望,,,,,,,2024/4/4,30,路由技術(shù)（1）,面臨的問題和挑戰(zhàn)：（1）傳感器網(wǎng)絡(luò)的低能量特點使節(jié)能成為路由協(xié)議最重要的優(yōu)化目標(biāo)。 （2）傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更大，要求其路由協(xié)議必須具有更高的可擴展性。（3）傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓詮?，通常的Internet路由協(xié)議不能適應(yīng)這種快速的拓?fù)渥兓?（4）數(shù)據(jù)融合的特點

19、使傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由不同于一般網(wǎng)絡(luò)。 （5）傳感器網(wǎng)絡(luò)中通信不對稱，流量分布不均勻。,2024/4/4,31,路由技術(shù)（2）,研究現(xiàn)狀：平面路由協(xié)議對候選路徑的能耗做出估計，并根據(jù)一定的策略選擇最佳路由從網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模式出發(fā)，進行以數(shù)據(jù)為中心的路由 定向擴散(directed diffusion)SPIN（Sensor Protocol for Information via Negotiation） 分級路由協(xié)議

20、LEACH、DCHS、PEGAGIS、DAEA、HEED、CEFL、ACMWN、 ACE、EECS、LSCP、TEEN、APTEEN、ECMR等,2024/4/4,32,拓?fù)涔芾?拓?fù)涔芾恚喊ㄍ負(fù)涞陌l(fā)現(xiàn)和控制，使生成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錆M足一定的性質(zhì)，以延長網(wǎng)絡(luò)生命周期，降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提高吞吐率。研究進展功率控制： COMPOW、LINT/LILT、LMN/LMA、CBTC、LMST、RNG、DRNG 和DLSS等；層次拓?fù)淇刂?/p>

21、：TopDisc、GAF、LEACH、HEED等現(xiàn)有研究存在的問題用于建模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的模型過于理想化。節(jié)點的分布假設(shè)過于理想化。安放無線傳感器的區(qū)域假設(shè)過于理想化。,2024/4/4,33,部署與覆蓋,根據(jù)被監(jiān)測的區(qū)域或目標(biāo)的分布情況，對節(jié)點部署進行規(guī)劃，保證網(wǎng)絡(luò)完全覆蓋或以較大概率覆蓋被監(jiān)測區(qū)域。部署方式確定部署：需要對網(wǎng)絡(luò)的物理環(huán)境有預(yù)先的了解，而且每個部署位置都必須可達，通常適用于工業(yè)控制、智能家居等應(yīng)用中；隨機

22、部署：通常用于戰(zhàn)場等危險或惡劣的環(huán)境。覆蓋對象 （a）區(qū)域覆蓋、（b）點覆蓋、（c）柵欄覆蓋,2024/4/4,34,數(shù)據(jù)管理,數(shù)據(jù)管理是確定傳感器網(wǎng)絡(luò)可用性和有效性的關(guān)鍵技術(shù)。研究進展數(shù)據(jù)存儲和索引 ：基于地理散列表的方法、DIMENSIONS、DIFS、DIM等 數(shù)據(jù)融合 ：目前研究集中在聚集算法，包括網(wǎng)絡(luò)層聚集算法和應(yīng)用層聚集算法等，這些一般與路由技術(shù)（定向擴散、LEECH、TEEN等）緊密結(jié)合；數(shù)據(jù)查詢處理與優(yōu)化

23、：目前研究集中在連續(xù)查詢和近似查詢的優(yōu)化處理技術(shù)。 典型系統(tǒng)加州大學(xué)伯克利分校TinyDB康奈爾大學(xué)COUGAR系統(tǒng),2024/4/4,35,安全技術(shù),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，尤其在軍事和商業(yè)等領(lǐng)域，需要解決安全問題。安全問題 主要存在選擇轉(zhuǎn)發(fā)、Hello洪泛、女巫攻擊、告知收到欺騙、DoS、污水池、蠕蟲洞、篡改或重發(fā)路由信息等研究進展密鑰管理、身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密 TinySec、SensorWare、SP

24、INS、LEAP、基于ECC（橢圓曲線密碼）的密鑰生成協(xié)議安全路由協(xié)議：對網(wǎng)絡(luò)入侵具有抵抗力的路由協(xié)議INSENS安全聚集對抗攻擊入侵檢測,2024/4/4,36,應(yīng)用,,操作系統(tǒng),,,應(yīng)用,操作系統(tǒng),,中間件,,,軟件技術(shù),2024/4/4,37,,,,設(shè)計無線傳感器的操作系統(tǒng)需要滿足傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)對于資源受限、可移植性、實時性等方 面的需求自適應(yīng) 可信賴：包括可靠性、容錯性、安全和私密性、易用性等； 可升級節(jié)

25、能,目前對無線傳感器操作系統(tǒng)的研究集中在資源約束上，主要是采用各種簡單有效的運行模式：事件模型、線程模型、狀態(tài)機模型等,軟件技術(shù):操作系統(tǒng)（1）,2024/4/4,38,軟件技術(shù):操作系統(tǒng)（2）,,1,TinyOS,,2,MANTIS OS,,3,SOS,,4,Contiki,2024/4/4,39,軟件技術(shù):操作系統(tǒng)（3）,,1,TinyOS,TinyOS是一個開源的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)嵌入式操作系統(tǒng)。它是采用基于組件的體系結(jié)構(gòu)。Tiny

26、OS的程序采用的是模塊化設(shè)計，程序核心一般很?。ê诵拇a和數(shù)據(jù)大概在400 Bytes左右），能夠突破傳感器存儲資源少的限制，有效運行在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上。TinyOS目標(biāo)是用最少的硬件支持網(wǎng)絡(luò)傳感器的并發(fā)密集型操作。,2024/4/4,40,軟件技術(shù):中間件（1）,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件 一種實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)各成分（如網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件、操作系統(tǒng)、協(xié)議棧和應(yīng)用邏輯）協(xié)同工作的軟件基礎(chǔ)設(shè)施（包含相應(yīng)的編程模型）。,2024/4/4,41,軟

27、件技術(shù):中間件（2）,研究現(xiàn)狀,,,編程支持類,編程抽象類,,,,,,虛擬機類,數(shù)據(jù)庫類,應(yīng)用驅(qū)動類,組件類,面向消息類,,,全局行為類（宏編程）,本地行為類（數(shù)據(jù)為中心的、幾何的）,Mate,Magnet OS,Impala,Agilla,Cougar,TinyDB,Milan,Mires,AutoSec,Garnet,Kairos,Abstract regions,EnviroTrack,DSWare,TinyLIME,Hood,J

28、anus,Kensho,COMiS,FACTS,2024/4/4,42,定位技術(shù)自身定位外部目標(biāo)跟蹤 時間同步技術(shù) 仿真技術(shù)NS2OMNeT++TOSSIMJ-SimShawnSENSSENSE,其他技術(shù),2024/4/4,43,提 要,第1部分,第2部分,第3部分,第4部分,第5部分,,,,,概要,,協(xié)議,,關(guān)鍵技術(shù),,展望,,,,,,,應(yīng)用,2024/4/4,44,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事和民

29、用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。軍事環(huán)境監(jiān)測醫(yī)療監(jiān)護空間探索工業(yè)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控商業(yè)其他應(yīng)用,2024/4/4,45,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是軍隊在敵對區(qū)域中獲取情報的重要技術(shù)手段，例如，通過飛機將傳感器節(jié)點撒播在戰(zhàn)場上，對化學(xué)武器的使用、敵方車輛和士兵的運動進行監(jiān)測和報告。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：軍事,2024/4/4,46,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：環(huán)境監(jiān)測,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為環(huán)境監(jiān)測中的數(shù)據(jù)收集和處理提供重要的工具，例如，跟蹤候鳥和昆蟲

30、的遷移，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。,2024/4/4,47,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：環(huán)境監(jiān)測,火山噴發(fā)監(jiān)測,http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/proj/volcano/,2024/4/4,48,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：環(huán)境監(jiān)測,火山噴發(fā)監(jiān)測,Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多爾）,2024/4/4,49,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：環(huán)境監(jiān)測,火山噴發(fā)監(jiān)測,Tungurah

31、ua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多爾）,2024/4/4,50,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：環(huán)境監(jiān)測,火山噴發(fā)監(jiān)測,Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多爾）,2024/4/4,51,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：環(huán)境監(jiān)測,火山噴發(fā)監(jiān)測,Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多爾）,2024/4/4,52,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：環(huán)境監(jiān)測,火山噴發(fā)

32、監(jiān)測,Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多爾）,2024/4/4,53,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：醫(yī)療監(jiān)護,在病人身上安裝特殊用途的傳感器節(jié)點，如心率和血壓監(jiān)測設(shè)備，這些節(jié)點組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)后，醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護病人的病情，進行及時處理。,2024/4/4,54,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：醫(yī)療監(jiān)護,中風(fēng)病人康復(fù)中的肢體移動監(jiān)測,http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/p

33、roj/codeblue/,2024/4/4,55,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：醫(yī)療監(jiān)護,中風(fēng)病人康復(fù)中的肢體移動監(jiān)測,2024/4/4,56,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：空間探索,借助于航天器布撒的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)對星球表面長時間的監(jiān)測是一種經(jīng)濟可行的方案。,2024/4/4,57,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：農(nóng)業(yè),在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響、監(jiān)測大氣和土壤的成分提供了方便。,2024

34、/4/4,58,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：工業(yè),工業(yè)自動控制,2024/4/4,59,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控,建筑設(shè)施健康狀態(tài)監(jiān)測,2024/4/4,60,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控,建筑設(shè)施自動控制,2024/4/4,61,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：商業(yè),很多大公司現(xiàn)已在部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以監(jiān)視庫存和檢查加油站油泵內(nèi)的存油狀態(tài)。 預(yù)計2015年傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以成為“超級RFID” ，主動監(jiān)測貨物參數(shù)并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠在某些

35、參數(shù)超過臨界值時發(fā)出警報。,2024/4/4,62,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：其他應(yīng)用,在災(zāi)難拯救、家 庭、交通運輸、文物保護等眾多領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都將會孕育出全新的設(shè)計和應(yīng)用模式。,災(zāi)難拯救,2024/4/4,63,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：其他應(yīng)用,家 庭,在災(zāi)難拯救、家 庭、交通運輸、文物保護等眾多領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都將會孕育出全新的設(shè)計和應(yīng)用模式。,2024/4/4,64,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：其他應(yīng)用,交通運輸,在災(zāi)難拯救、家

36、 庭、交通運輸、文物保護等眾多領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都將會孕育出全新的設(shè)計和應(yīng)用模式。,2024/4/4,65,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：其他應(yīng)用,文物保護,在災(zāi)難拯救、家 庭、交通運輸、文物保護等眾多領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都將會孕育出全新的設(shè)計和應(yīng)用模式。,2024/4/4,66,提 要,第1部分,第2部分,第3部分,第4部分,第5部分,,,,,概要,,協(xié)議,,關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)用,,展望,,,,,,,2024/4/4,67,發(fā)展趨勢：利弊,,天

37、使的面孔：智能微塵能帶來的用途是顯而易見的。魔鬼的力量：個人隱私不復(fù)存在,2006 年2 月國務(wù)院發(fā)布《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020 年）》，在“亟待科技提供支撐”的國民經(jīng)濟和社會發(fā)展重點領(lǐng)域中，“傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理”被列為“信息產(chǎn)業(yè)”中七個主題之一。,2024/4/4,68,,發(fā)展趨勢:節(jié)點（1）,2024/4/4,69,,智能微塵（Smart Dust）原型,Golem Dust（太陽能供電、雙向光通

38、信、加速度和光傳感器、11.7立方毫米總外接體積）,Daft Dust （雙向光通信、63立方毫米總外接體積）,Spec（第一個集成射頻通信模塊，2mmx2.5mm, 類AVR RISC核, 3K存儲器, 8 bit 片上ADC, FSK 無線電發(fā)射模塊）,發(fā)展趨勢:節(jié)點（2）,2024/4/4,70,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢:系統(tǒng)（1）,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將逐步成熟。制造工藝：90納米技術(shù)將為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的尺寸進一步縮小和功能的提升提供了

39、可能性；無線通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)：ZigBee/IEEE802.15.4、UWB（超寬帶）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)將會影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，UWB可以使用更低的功耗實現(xiàn)更高的無線傳輸帶寬。關(guān)鍵技術(shù)：解決和完善接入技術(shù)：“無所不在”，融入現(xiàn)有成熟的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實施,2024/4/4,71,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢:系統(tǒng)（2）,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化和普遍應(yīng)用,,2024/4/4,72,我們在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究狀況,我們有二十多名博士和碩士研究生正

40、在從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用的研究與開發(fā)。,2024/4/4,73,我們在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究狀況,在研項目：（1）“十一五”國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）專題課題項目“基于Agent的面向應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù) ”（2）江蘇省自然科學(xué)基金項目“基于智能代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究” （3）江蘇省高技術(shù)研究項目“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件和平臺技術(shù)研究”,2024/4/4,74,我們在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究狀

41、況,,UbiCell節(jié)點集成傳感器，微處理器，無線收發(fā)器等多種嵌入式芯片，擁有信息采集，信號處理，數(shù)據(jù)傳輸和實時監(jiān)控等多種功能。,2024/4/4,75,我們在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究狀況,,DisWare是我們現(xiàn)已研發(fā)的面向應(yīng)用的、基于Agent的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件軟件，現(xiàn)已完成核心模塊的研發(fā)，提供數(shù)據(jù)管理和安全管理功能。,2024/4/4,76,我們在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究狀況,謝謝！,王汝傳(wangrc@njupt.edu