無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)給人們的生活創(chuàng)造了很多的樂(lè)趣，也為信息的有效、及時(shí)的傳遞起到一定的促進(jìn)作用，以下是小編為您整理的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文相關(guān)資料，歡迎閱讀！
無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文一
摘要:實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)校教育教學(xué)中提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手與操作能力方面具有十分重要的作用,尤其是在電子類(lèi)課程的教學(xué)中實(shí)驗(yàn)室的重要性更是不言而喻。但是對(duì)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的管理難度卻要更大,迫切需要良好的技術(shù)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(lèi)實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,為如何提高電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的使用效率提供了重要的思路和方法。
關(guān)鍵詞:WSN新型分布式協(xié)議；電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室；管理；應(yīng)用研究
WSN也就是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(全稱(chēng)為wirelesssensornetwork),WSN目前在國(guó)際上是備受關(guān)注,其涉及諸多的學(xué)科,而這些學(xué)科還具有高度的交叉性和集成性。具體來(lái)說(shuō),WSN綜合了目前比較流行的傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)以及分布式信息處理技術(shù)等一系列的高新技術(shù)。
1WSN新型分布式協(xié)議在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用
傳統(tǒng)背景下,WSN主要是由部署在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的傳感器節(jié)點(diǎn)(一般都是比較廉價(jià)的)所組成,其通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信和傳輸?shù)姆绞叫纬傻囊粋�(gè)多跳的、自組織的綜合系統(tǒng),其實(shí)際的目的就是為了協(xié)作地感知、采集與處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中具體的感知對(duì)象,并將感知到的具體對(duì)象的信息發(fā)送給觀(guān)察者。一般是由傳感器、感知對(duì)象以及觀(guān)察者,三個(gè)基本要素所構(gòu)成。
在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的WSN應(yīng)用領(lǐng)域,感知對(duì)象就是電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室中的各種實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備、操作平臺(tái)等,而觀(guān)察人員則為實(shí)驗(yàn)室的管理員(當(dāng)然也有相應(yīng)的技術(shù)人員參與其中)。
新型的分布式WSN網(wǎng)絡(luò)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(biāo)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(jìn)入到系統(tǒng)中,而分布式的WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的OSI模型有著類(lèi)似之處,就是將系統(tǒng)分層、分布的展開(kāi),不同的層次負(fù)責(zé)不同的業(yè)務(wù),是一種分布處理的工作機(jī)制。新型的分布式WSN協(xié)議主要是讓節(jié)點(diǎn)參與到特定的節(jié)點(diǎn)的簇內(nèi)多跳通信之中,然后令簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)的聚合,以有效的減少向sink節(jié)點(diǎn)傳送的消息數(shù)量,這樣一來(lái)就達(dá)到了節(jié)省資源和提高可擴(kuò)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(yīng)用到了電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的管理中,就是為了解決電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)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?nèi)容也更為豐富,這就使得相關(guān)的管理人員所獲得的信息更具有指導(dǎo)性也更容易理解,不再需要更多的技術(shù)性要求,讓管理工作變得更為簡(jiǎn)單,同時(shí)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(duì)于實(shí)驗(yàn)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(lèi)系統(tǒng)資源利用起來(lái),更好的發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的工作效率。
但需要注意的問(wèn)題是,WSN新型分布式協(xié)議在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用并不是無(wú)懈可擊的,雖然這種分布式的操作模式最大的優(yōu)勢(shì)在于分層、分布,當(dāng)其中某一個(gè)環(huán)節(jié)、層次出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候并不會(huì)嚴(yán)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(fù)雜程度,雖然應(yīng)用起來(lái)比較方便,便于管理人員的管理,但是對(duì)于系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)人員而言,維護(hù)的難度可能就有所提高了。
2WSN新型分布式協(xié)議應(yīng)用設(shè)計(jì)模型以及分析
應(yīng)用模型利用近距離無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)通訊技術(shù)ZIGBEE將各個(gè)節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng),教師和學(xué)生可以登陸實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)在線(xiàn)平臺(tái),可以查看瀏覽實(shí)驗(yàn)室信息、預(yù)約申請(qǐng)使用實(shí)驗(yàn)室以及設(shè)備、管理個(gè)人資料信息、編輯預(yù)約信息和修改用戶(hù)密碼。
教師管理員登陸實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)管理平臺(tái),可以編輯用戶(hù)信息、維護(hù)管理人員信息、查看實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備電源狀態(tài)、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)各個(gè)參數(shù)信息。如圖1所示,該設(shè)計(jì)模型中涉及到的關(guān)鍵性硬件為利用ZIGBEE技術(shù)開(kāi)發(fā)的CC2530模塊。
該模塊承擔(dān)建立自主網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)以及與實(shí)驗(yàn)室管理服務(wù)器通信的任務(wù)。如圖2所示,為CC2530模塊原理圖。CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4ZigBee和RF4CE應(yīng)用的一個(gè)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(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能,業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU,系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存,8-KBRAM和許多其它強(qiáng)大的功能。如圖3所示,為本應(yīng)用設(shè)計(jì)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(yùn)算放大器、定時(shí)器等的初始化工作。CC2530采集實(shí)驗(yàn)室相關(guān)信息后向網(wǎng)關(guān)發(fā)送并到達(dá)實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)平臺(tái)。采集時(shí)間為100us每次。
3結(jié)語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō),WSN新型分布式協(xié)議在電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用比較明確的解決了一般在傳統(tǒng)的電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的問(wèn)題,如人員的工作量大、管理的效率低下、實(shí)驗(yàn)室得不到充分有效的利用等諸多問(wèn)題。
這些問(wèn)題的解決是WSN系統(tǒng)技術(shù)的重要更新和與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展下的必然結(jié)果,對(duì)于其中可能存在的問(wèn)題,通過(guò)日后的研究也勢(shì)必會(huì)得到充分有效的解決。
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無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文二
[摘要]隨著通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和傳感器等技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在制造成本和服務(wù)質(zhì)量上已經(jīng)越來(lái)越符合人們的要求，并在各種生活場(chǎng)景中有了一定的應(yīng)用。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。其在環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事國(guó)防、搶險(xiǎn)救災(zāi)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市管理、生物醫(yī)療、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多重要領(lǐng)域的實(shí)用價(jià)值，已經(jīng)引起了許多國(guó)家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。
[關(guān)鍵詞]無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)
一、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，Wireless Sensor Networks）是由大量具有通信和計(jì)算能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)密集分布在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)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?chē)h(huán)境自主完成指定任務(wù)的智能測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它綜合了傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式計(jì)算、無(wú)線(xiàn)傳輸、分布式信息處理等領(lǐng)域技術(shù)，能夠通過(guò)大量微型傳感器協(xié)作地監(jiān)測(cè)、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，并把信息發(fā)布給用戶(hù)。
二、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本特征
與數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）、藍(lán)牙（Bluetooth）、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）等無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)不同，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是類(lèi)似于傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有基站設(shè)備支持，自組織、自管理的多跳網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是Ad-Hoe網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在傳感器技術(shù)中的一種具有動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組織網(wǎng)絡(luò)。
1.自組織的網(wǎng)絡(luò)：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具備自組織能力；
2.自管理的網(wǎng)絡(luò)：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具備自管理能力；
3.網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，分布密集：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量多于傳統(tǒng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，并且分布密度大；
4.網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)易出錯(cuò)：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)較之傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)更容易出錯(cuò)；
5.單個(gè)節(jié)點(diǎn)能力較弱：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力十分有限，無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；
6.節(jié)點(diǎn)間廣播式通信：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要采用廣播方式通信，而傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò)大都采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信；
7.以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)：與數(shù)據(jù)為中心的含義指無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，通常只關(guān)心整個(gè)任務(wù)的執(zhí)行情況，用戶(hù)在使用網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)事件時(shí)，只關(guān)心是否獲得了所需的數(shù)據(jù)，不關(guān)心數(shù)據(jù)是由哪個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)。
三、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
1998年，美國(guó)在先進(jìn)國(guó)防研究項(xiàng)目局（DARPA）的一個(gè)研究項(xiàng)目中第一次提出無(wú)線(xiàn)自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念。
2000年IEEE協(xié)會(huì)成立了IEEE802.15.4工作組，其目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種供廉價(jià)的固定、便攜式或者移動(dòng)設(shè)備使用的低復(fù)雜度，低成本，低速率與功耗的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)。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(diǎn)就是低成本，易實(shí)現(xiàn)，可靠的近距離傳輸操作，而且可以在一個(gè)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(luò)節(jié)點(diǎn)：全功能節(jié)點(diǎn)與半功能節(jié)點(diǎn)。全功能節(jié)點(diǎn)可以與任何一個(gè)其它的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊而半功能節(jié)點(diǎn)只能與全功能節(jié)點(diǎn)通訊。另外，超寬帶無(wú)線(xiàn)通信（UWB[16]）以其高速率、低功耗、抗多徑、低成本等諸多優(yōu)勢(shì)，已成為室內(nèi)短距離無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的首選方案，這為WSN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)辟了一種嶄新的方案。
四、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)必須要在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)以下要求：
第一，由于傳感器節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模和低成本特性，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常不會(huì)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)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(biāo)。大部分關(guān)鍵技術(shù)都是圍繞著能量消耗問(wèn)題這個(gè)性能指標(biāo)來(lái)做優(yōu)化的。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模和隨機(jī)部署的特性又要求網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為自組織的分布式結(jié)構(gòu)。
第二，異構(gòu)性是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要特性。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性可以分成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的異構(gòu)性（節(jié)點(diǎn)異構(gòu)）和網(wǎng)絡(luò)間的異構(gòu)性?xún)煞N。關(guān)鍵的異構(gòu)因素包括節(jié)點(diǎn)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(biāo)差異。一方面，異構(gòu)互連能提供更靈活便捷的組網(wǎng)方式，同時(shí)，平滑的異構(gòu)互連是產(chǎn)業(yè)化多樣性的基礎(chǔ)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也對(duì)異構(gòu)性有要求。
第三，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是普適計(jì)算（Pervasive Computing）的核心組成部分，需要資源的協(xié)同操作。由于單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量、傳感、存儲(chǔ)和計(jì)算能力都相當(dāng)有限，如何有效的利用大量節(jié)點(diǎn)的資源，并對(duì)海量的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理完成任務(wù)，對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造和設(shè)計(jì)都是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。
