無線傳感網(wǎng)絡技術論文
無線網(wǎng)絡傳感技術給人們的生活創(chuàng)造了很多的樂趣，也為信息的有效、及時的傳遞起到一定的促進作用，以下是小編為您整理的無線傳感網(wǎng)絡技術論文相關資料，歡迎閱讀！
無線傳感網(wǎng)絡技術論文一
摘要:實驗教學在學校教育教學中提升學生的實際動手與操作能力方面具有十分重要的作用,尤其是在電子類課程的教學中實驗室的重要性更是不言而喻。但是對這類實驗室的管理難度卻要更大,迫切需要良好的技術手段和方法支持其管理。目前基于WSN新型分布式協(xié)議在電子類實驗室管理中的應用越來越廣泛,為如何提高電子類實驗室的使用效率提供了重要的思路和方法。
關鍵詞:WSN新型分布式協(xié)議；電子類實驗室；管理；應用研究
WSN也就是無線傳感器網(wǎng)絡(全稱為wirelesssensornetwork),WSN目前在國際上是備受關注,其涉及諸多的學科,而這些學科還具有高度的交叉性和集成性。具體來說,WSN綜合了目前比較流行的傳感器技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡、無線通信技術以及分布式信息處理技術等一系列的高新技術。
1WSN新型分布式協(xié)議在電子類實驗室管理中的應用
傳統(tǒng)背景下,WSN主要是由部署在檢測區(qū)域內大量的傳感器節(jié)點(一般都是比較廉價的)所組成,其通過無線通信和傳輸?shù)姆绞叫纬傻囊粋�多跳的、自組織的綜合系統(tǒng),其實際的目的就是為了協(xié)作地感知、采集與處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中具體的感知對象,并將感知到的具體對象的信息發(fā)送給觀察者。一般是由傳感器、感知對象以及觀察者,三個基本要素所構成。
在電子類實驗室的WSN應用領域,感知對象就是電子類實驗室中的各種實驗儀器、設備、操作平臺等,而觀察人員則為實驗室的管理員(當然也有相應的技術人員參與其中)。
新型的分布式WSN網(wǎng)絡協(xié)議使得監(jiān)控獲得的信息數(shù)據(jù)不再僅僅局限于一些環(huán)境數(shù)據(jù)信息如溫度、濕度、位置等標量的數(shù)據(jù)。其已經(jīng)集成了更多的視頻、音頻、圖像信息等進入到系統(tǒng)中,而分布式的WSN網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡結構的OSI模型有著類似之處,就是將系統(tǒng)分層、分布的展開,不同的層次負責不同的業(yè)務,是一種分布處理的工作機制。新型的分布式WSN協(xié)議主要是讓節(jié)點參與到特定的節(jié)點的簇內多跳通信之中,然后令簇頭進行數(shù)據(jù)的聚合,以有效的減少向sink節(jié)點傳送的消息數(shù)量,這樣一來就達到了節(jié)省資源和提高可擴展性的最終目的,這也是其為何能夠發(fā)送、傳遞更多、更豐富信息的最主要原因。將新型的分布式WSN協(xié)議應用到了電子類實驗室的管理中,就是為了解決電子類實驗室長期存在的人員、效率方面的困難。
新型的分布式WSN協(xié)議下的WSN系統(tǒng)更為的可靠、安全,信息的傳輸效率更高,傳輸?shù)膬热菀哺鼮樨S富,這就使得相關的管理人員所獲得的信息更具有指導性也更容易理解,不再需要更多的技術性要求,讓管理工作變得更為簡單,同時也節(jié)省了人力資源的消耗。并且,新型的分布式WSN協(xié)議,是安全可靠的,對于實驗室的管理效率的提升也是具有極大幫助的,能夠充分的在系統(tǒng)的提示下將各類系統(tǒng)資源利用起來,更好的發(fā)揮實驗室的工作效率。
但需要注意的問題是,WSN新型分布式協(xié)議在電子類實驗室管理中的應用并不是無懈可擊的,雖然這種分布式的操作模式最大的優(yōu)勢在于分層、分布,當其中某一個環(huán)節(jié)、層次出現(xiàn)問題的時候并不會嚴重的影響到其它部分系統(tǒng)的工作;但是,很明顯其也加大了系統(tǒng)的復雜程度,雖然應用起來比較方便,便于管理人員的管理,但是對于系統(tǒng)的維護技術人員而言,維護的難度可能就有所提高了。
2WSN新型分布式協(xié)議應用設計模型以及分析
應用模型利用近距離無線組網(wǎng)通訊技術ZIGBEE將各個節(jié)點組成一個物聯(lián)網(wǎng),教師和學生可以登陸實驗室管理信息系統(tǒng)在線平臺,可以查看瀏覽實驗室信息、預約申請使用實驗室以及設備、管理個人資料信息、編輯預約信息和修改用戶密碼。
教師管理員登陸實驗室管理信息系統(tǒng)管理平臺,可以編輯用戶信息、維護管理人員信息、查看實驗室和設備電源狀態(tài)、檢測實驗室室內各個參數(shù)信息。如圖1所示,該設計模型中涉及到的關鍵性硬件為利用ZIGBEE技術開發(fā)的CC2530模塊。
該模塊承擔建立自主網(wǎng)實驗室網(wǎng)關以及與實驗室管理服務器通信的任務。如圖2所示,為CC2530模塊原理圖。CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4ZigBee和RF4CE應用的一個真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網(wǎng)絡節(jié)點。CC2530結合了領先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能,業(yè)界標準的增強型8051CPU,系統(tǒng)內可編程閃存,8-KBRAM和許多其它強大的功能。如圖3所示,為本應用設計模型軟件處理流程圖。程序主要完成處理器、輸入輸出口、AD和DA、溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、運算放大器、定時器等的初始化工作。CC2530采集實驗室相關信息后向網(wǎng)關發(fā)送并到達實驗室管理信息系統(tǒng)的網(wǎng)頁平臺。采集時間為100us每次。
3結語
總的來說,WSN新型分布式協(xié)議在電子類實驗室管理中的應用比較明確的解決了一般在傳統(tǒng)的電子類實驗室中常見的問題,如人員的工作量大、管理的效率低下、實驗室得不到充分有效的利用等諸多問題。
這些問題的解決是WSN系統(tǒng)技術的重要更新和與時俱進的發(fā)展下的必然結果,對于其中可能存在的問題,通過日后的研究也勢必會得到充分有效的解決。
參考文獻
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無線傳感網(wǎng)絡技術論文二
[摘要]隨著通信技術、嵌入式技術和傳感器等技術的進步，無線傳感器網(wǎng)絡在制造成本和服務質量上已經(jīng)越來越符合人們的要求，并在各種生活場景中有了一定的應用。無線傳感器網(wǎng)絡具有十分廣闊的應用前景。其在環(huán)境監(jiān)測、軍事國防、搶險救災、工農業(yè)生產、城市管理、生物醫(yī)療、危險區(qū)域遠程控制等許多重要領域的實用價值，已經(jīng)引起了許多國家學術界和工業(yè)界的高度重視。
[關鍵詞]無線傳感器網(wǎng)絡
一、無線傳感器網(wǎng)絡的定義
無線傳感器網(wǎng)絡（WSN，Wireless Sensor Networks）是由大量具有通信和計算能力的微型傳感器節(jié)點密集分布在監(jiān)控區(qū)域內部或附近，協(xié)作地監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況，且能夠根據(jù)周圍環(huán)境自主完成指定任務的智能測控網(wǎng)絡系統(tǒng)。它綜合了傳感器、網(wǎng)絡通信、嵌入式計算、無線傳輸、分布式信息處理等領域技術，能夠通過大量微型傳感器協(xié)作地監(jiān)測、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并把信息發(fā)布給用戶。
二、無線傳感器網(wǎng)絡的.基本特征
與數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（GSM）、藍牙（Bluetooth）、無線局域網(wǎng)（WLAN）等無線通信網(wǎng)絡不同，無線傳感器網(wǎng)絡是類似于傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡，沒有基站設備支持，自組織、自管理的多跳網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡是Ad-Hoe網(wǎng)絡應用在傳感器技術中的一種具有動態(tài)拓撲結構的組織網(wǎng)絡。
1.自組織的網(wǎng)絡：無線傳感器網(wǎng)絡通常具備自組織能力；
2.自管理的網(wǎng)絡：無線傳感器網(wǎng)絡通常具備自管理能力；
3.網(wǎng)絡規(guī)模大，分布密集：無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)量多于傳統(tǒng)Ad-hoc網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)量，并且分布密度大；
4.網(wǎng)絡節(jié)點易出錯：無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點較之傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡中的節(jié)點更容易出錯；
5.單個節(jié)點能力較弱：無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點的計算能力、存儲能力十分有限，無法進行復雜的計算和數(shù)據(jù)存儲；
6.節(jié)點間廣播式通信：無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點主要采用廣播方式通信，而傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡大都采用點對點通信；
7.以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡：與數(shù)據(jù)為中心的含義指無線傳感器網(wǎng)絡運行時，通常只關心整個任務的執(zhí)行情況，用戶在使用網(wǎng)絡查詢事件時，只關心是否獲得了所需的數(shù)據(jù)，不關心數(shù)據(jù)是由哪個節(jié)點發(fā)來。
三、無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展
1998年，美國在先進國防研究項目局（DARPA）的一個研究項目中第一次提出無線自組織傳感器網(wǎng)絡的概念。
2000年IEEE協(xié)會成立了IEEE802.15.4工作組，其目標是開發(fā)一種供廉價的固定、便攜式或者移動設備使用的低復雜度，低成本，低速率與功耗的無線傳輸技術。2003年IEEE推出了IEEE802.15.4的PHY物理層與MAC媒體接入控制層，其主要的特點就是低成本，易實現(xiàn)，可靠的近距離傳輸操作，而且可以在一個PAN（Personal area network，其范圍為5-10米）里使用同一信道卻有效避免沖突。在IEEE802.15.4里定義了兩種網(wǎng)絡節(jié)點：全功能節(jié)點與半功能節(jié)點。全功能節(jié)點可以與任何一個其它的節(jié)點進行通訊而半功能節(jié)點只能與全功能節(jié)點通訊。另外，超寬帶無線通信（UWB[16]）以其高速率、低功耗、抗多徑、低成本等諸多優(yōu)勢，已成為室內短距離無線網(wǎng)絡的首選方案，這為WSN網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸開辟了一種嶄新的方案。
四、無線傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術
無線傳感器網(wǎng)絡必須要在設計上體現(xiàn)以下要求：
第一，由于傳感器節(jié)點的大規(guī)模和低成本特性，無線傳感器網(wǎng)絡通常不會進行節(jié)點的回收或充電，這使得能量消耗效率為系統(tǒng)的首要優(yōu)化指標。大部分關鍵技術都是圍繞著能量消耗問題這個性能指標來做優(yōu)化的。同時，節(jié)點的大規(guī)模和隨機部署的特性又要求網(wǎng)絡拓撲結構為自組織的分布式結構。
第二，異構性是無線傳感器網(wǎng)絡的一個重要特性。無線傳感器網(wǎng)絡的異構性可以分成網(wǎng)絡內的異構性（節(jié)點異構）和網(wǎng)絡間的異構性兩種。關鍵的異構因素包括節(jié)點系統(tǒng)差異，通信協(xié)議差異，數(shù)據(jù)管理差異和系統(tǒng)優(yōu)化目標差異。一方面，異構互連能提供更靈活便捷的組網(wǎng)方式，同時，平滑的異構互連是產業(yè)化多樣性的基礎，系統(tǒng)的可擴展性也對異構性有要求。
第三，無線傳感器網(wǎng)絡是普適計算（Pervasive Computing）的核心組成部分，需要資源的協(xié)同操作。由于單個節(jié)點的能量、傳感、存儲和計算能力都相當有限，如何有效的利用大量節(jié)點的資源，并對海量的感知數(shù)據(jù)進行處理完成任務，對于無線傳感器網(wǎng)絡的構造和設計都是一項巨大的挑戰(zhàn)。
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