无线传感器网络节点综述(无线传感器网络节点的硬件体系结构)

海潮机械 2022-12-30 16:12 编辑:admin 187阅读

1. 无线传感器网络节点的硬件体系结构

在传感器网络中,传感器节点具有端节点和路由的功能:一方面实现数据的采集和处理;另一方面实现数据的融合和路由,对本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据进行综合,转发路由到网关节点。

网关节点往往个数有限,而且常常能量能够得到补充;网关通常使用多种方式(如Internet、卫星或移动通信

2. 详述无线传感器网络终端节点的构成及功能

顾名思义,包括了传感器和无线网络。其中每个传感器节点都是一个小型的嵌入式计算机,所以每个节点都可以处理数据决定是否值得传输得到的数据给基站。

而无线网络方面不同于现今通用的移动互联网和WIFI网路,而是采用的ad hoc网络技术,也就是点对点的传输,不需要基站作为中继,直接与其他传感器节点进行通信,通过其他节点将数据传输到基站。在这里的基站的任务是与终端应用通信,进行数据的传输与接受终端的收集命令。

3. 无线传感器网络节点结构图 各子模块的功能和作用

bs无线传感器包括一台主机或者“网关”,其通过一个无线电通信链路与大量无线传感器进行通信。数据收集工作在无线传感器节点完成,被压缩后,直接传输给网关,或者如果有要求,也可以利用其他无线传感器节点来将数据传递给网关。之后,网关保证该数据是系统的输入数据。

每个无线传感器都被看作一个节点,拥有无线通信能力,同时还具有一定的信号处理与网络数据的智能。根据应用的类型,每个节点都可以有一个指定的地址。

它一般会包括一个传感装置、一个数据处理微控制器,以及一个无线连接RF模块。根据不同的网络定义,RF模块可以起到一个简单发射器或者收发器(TX/RX)的作用。进行节点设计时,注意电流消耗和处理能力非常的重要。微控制器的内存非常依赖于所使用的软件栈。

4. 无线传感器网络节点的基本功能

无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络,其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。 它的英文是Wireless Sensor Network, 简称WSN。 大量的传感器节点将探测数据,通过汇聚节点经其它网络发送给了用户。   在这个定义中,传感器网络实现了数据采集、处理和传输的三种功能,而这正对应着现代信息技术的三大基础技术,即传感器技术、计算机技术和通信技术。 典型的无线传感器网络一般包括三个节点:传感器节点(Sensor node)、汇聚节点(Sink node)和任务管理节点。 详细内容可以去飞瑞敖论坛查找。

5. 典型无线传感器节点结构

不能算是中继节点吧,这个节点主要的任务是将数据汇集,送到相应的PC上。

因为现有的研究在汇聚节点有做一定的数据预处理,例如数据去重、压缩等,所以不能算作简单的中继。

6. 无线传感器网络节点的硬件体系结构包括

无线传感器网络的通信 协议为五层结构:物理层、 数据链路层、网络层、 传输层、应用层。

  其中通信部分位于数据链路层和物理层,采用的标准是IEEE 802.15.4。通信部分采用的通信技术可以是有线、无线、红外等,其中无线技术可以是ZigBee、蓝牙、超带宽(UWB)等。

  组网技术主要在传输层和网络层。

  支撑技术主要在应用层实现,包括时间同步技术、定位技术、数据融合技术、能量管理和安全机制等,主要作用是保证用户功能的正常运行。

  物理层作用是为终端设备提供数据传输的通路。主要任务是信号的调制、数据收发速率、通信频段的选择以及传输介质的选取。

  数据链路层作用是建立可靠的点到点、点到多点的通信链路,保证源节点发出的信息可以正确的传输到目标节点。主要任务是数据成帧、帧检测、介质访问、差错控制和功率控制。

  网络层作用是将数据由传感器节点可靠的传输到汇聚节点。主要任务是路由的发现和维护,确保终端的连通/无连通情况,路由的可达性以及寻找传感器节点和汇聚节点之间最优路径(能量消耗最小、延时最小)。

  传输层作用是进行数据流的传输控制进而保证网络通信质量

  应用层要为传感器网络应用提供时间同步服务、节点定位机制、节点管理协议、任务协议和数据广播管理协议。

7. 请解释无线传感器网络节点的硬件体系结构

传感器网络是由大量部署在作用区域内的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统。传感网络的节点间距离很短,一般采用多跳(multi-hop)的无线通信方式进行通信。传感器网络可以在独立的环境下运行,也可以通过网关连接到Internet,使用户可以远程访问。传感器网络综合了传感器技术、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,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。

传感器网络节点的组成和功能包括如下四个基本单元:传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(由嵌入式系统构成,包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)、以及电源部分。此外,可以选择的其它功能单元包括:定位系统、运动系统以及发电装置等。

在传感器网络中,节点通过各种方式大量部署在被感知对象内部或者附近。这些节点通过自组织方式构成无线网络,以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中特定的信息,可以实现对任意地点信息在任意时间的采集,处理和分析。一个典型的传感器网络的结构包括分布式传感器节点(群)、sink节点、互联网和用户界面等.传感节点之间可以相互通信,自己组织成网并通过多跳的方式连接至Sink(基站节点),Sink节点收到数据后,通过网关(Gateway)完成和公用Internet网络的连接。整个系统通过任务管理器来管理和控制这个系统。传感器网络的特性使得其有着非常广泛的应用前景,其无处不在的特点使其在不远的未来成为我们生活中不可缺少的传感器网络体系结构。

传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor)、汇聚节点(sinknode)和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域(sensorfield)内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。

8. 无线传感器网络节点的硬件软件结构

传感器节点结构组成模块有:传感单元、处理单元、通信单元以及电源部分。