㈠ 無線感測器網路中的結點是固定不變
無線感測器網路中的結點基本上是固定不變的,這點和移動自組網路有很大的區別。無線感測器網路主要的應用領域就是組成各種物聯網IoT (Intemnet of Things)。下面是物聯網的一些舉例:
(1)環境監測與保護(如洪水預報、動物棲息的監控);
(2)戰爭中對敵情的偵查和對兵力、裝備、物資等的監控;
(3)醫療中對病房的監測和對患者的護理;
(4)在危險的工業環境(如礦井、核電站等)中的安全監測;
(5)城市交通管理、建築內的溫度/照明/安全控制等。
順便指出,移動自組網路和移動IP並不相同。移動IP技術使漫遊的主機可以用多種方式連接到互聯網。漫遊的主機可以直接連接到或通過無線鏈路連接到固定網路上的另一個子網。支持這種形式的主機移動性需要地址管理和增加協議的互操作性,但移動IP的核心網路功能仍然是基於在固定互聯網中一直在使用的各種路由選擇協議。但移動自組網路是把移動性擴展到無線領域中的自治系統,它具有自己特定的路由選擇協議,並且可以不和互聯網相連。即使在和互聯網相連時,移動自組網路也是以殘樁網路(stubnetwork)方式工作的。所謂「殘樁網路」就是通信量可以進入殘樁網路,也可以從殘樁網路發出,但不允許外部的通信量穿越殘樁網路。最後需要弄清在文獻中經常要遇到的、與接入有關的幾個名詞。固定接入(fixed access)一在作為網路用戶期間,用戶設置的地理位置保持不變。移動接入(mobility access)-用戶設備能夠以車輛速度(一般取為每小時120公里)移動時進行網路通信。當發生切換(即用戶移動到不同蜂窩小區)時,通信仍然是連續的。便攜接入(portable access)--一在受限的網路覆蓋面積中,用戶設備能夠在以步行速度移動時進行網路通信,提供有限的切換能力。游牧接入(nomadic access)一一用戶設備的地理位置至少在進行網路通信時保持不變。如果用戶設備移動了位置(改變了蜂窩小區),那麼再次進行通信時可能還要尋找最佳的基站。也有的文獻把便攜接入和游牧接入當作一樣的,定義為可以在通信時以步行速度移動。這點在閱讀文獻時應加以注意。
㈡ 什麼是無線感測技術
科技發展的腳步越來越快,人類已經置身於信息時代。作為信息獲取的一種重要、基本的技術——感測器技術,也得到了極大的發展。無線感測器網路是一種全新的信息獲取和處理技術,感測器節點可以連續不斷地進行數據採集、事件檢測、事件標識、位置監測和節點控制,感測器節點的這些特性和無線連接方式使得無線感測器網路的應用前景非常廣闊,隨著無線感測器網路的深人研究和廣泛應用,無線感測器網路將逐漸深入到人類生活的各個領域。感測器信息獲取技術已經從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網路化方向發展,並將會帶來一場信息革命。
【關鍵詞】:信息時代、感測器技術、無線連接、信息革命
1引言
無線感測器網路(WSN, Wireless Sensor Net-work )綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術,能夠協作地實時監測、感知和採集網路分布區域內的各種環境或監測對象的信息,並對這些信息進行處理,獲得詳盡而准確的信息,傳送到需要這些信息的用戶。
無線感測器網路被認為是21世紀最重要的技術之一,它將會對人類未來的生活方式產生深遠影響。本文將先介紹無線感測器網路的概念和特點,再探討WSN在人們生活中的一些應用模型以及在發展中所遇到的一些問題。
2無線感測器網路
2.1無線感測器網路簡介
無線感測器網路(Wireless Sensor Network,WSN)是由許多個功能相同或不同的無線感測器節點通過自組織方式形成的無線網路。每個感測器節點由數據採集模塊(感測器、A/D轉換器)、數據處理和控制模塊(微處理器、存儲器)、通信模塊(無線收發器)以及供電模塊(電池、DC/DC能量轉換器)等組成。節點在網路中可以充當數據採集者、數據中轉站或簇頭節點(cluster-head node)的角色。作為數據採集者,數據採集模塊收集周圍環境的數據(如溫度和濕度),通過通信路由協議直接或間接將數據傳輸給遠方基站(base station)或匯節點(sink node);作為數據中轉站,節點除了完成採集任務外,還要接收鄰居節點的數據,並將其轉發到距離基站最近的鄰居節點或者直接轉發到基站或匯節點,簇頭節點負責收集該類內所有節點採集的數據,經數據融合後,發送到基站或匯節點。這些感測器節點可以任意地部署在監測區域內,彼此通過無線通信形成一個多跳的、自組織的網路來完成信息採集、數據傳輸和信息處理。無線感測器網路通過節點的數據採集和傳輸,可以在任何時間、任何地點獲取對象的信息,對環境的變化具有很強的魯棒性,因此它具有廣泛的應用前景,可以應用於軍事情報偵察、工業生產過程式控制制、環境監測和保護以及現代化交通管理等領域。
2.2無線感測器網路的節點結構及網路體系結構
網路體系結構是網路的協議分層以及網路協議的集合,是對網路及其部件所應完成功能的定義和描述,對無線感測器網路來說,其網路體系結構不同於傳統的計算機網路和通信網路。網路體系結構由分層的網路通信協議、感測器網路管理以及應用支撐技術三部分組成。
2.2.1 感測器網路節點結構
感測器網路節點的基本組成包括如下4個基本單元:感測單元(由感測器和模數轉換功能模塊組成)、處理單元(包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統等)、通信單元(由無線通信模塊組成)以及電源。此外,可以選擇的其他功能單元包括:定位系統、移動系統以及電源自供電系統等。
2.2.2 感測器網路的體系結構
網路體系結構是網路的協議分層以及網路協議的集合,是對網路及其部件所應完成功能的定義和描述,對無線感測器網路來說,其網路體系結構不同於傳統的計算機網路和通信網路。網路體系結構由分層的網路通信協議、感測器網路管理以及應用支撐技術三部分組成。分層的網路通信協議結構類似於TCP/IP協議體系結構;感測器網路管理技術主要是對感測器節點自身的管理以及用戶對感測器網路的管理;在分層協議和網路管理技術的基礎上,支持了感測器網路的應用支撐技術。
2.3無線感測器網路的物理組成
無線感測器網路的感測器節點個數通常很多,它們不僅體積小、成本低,另外還要求感測器節點功耗非常低,以滿足用電池即可維持長時間的工作狀態。因此這些特點決定了對感測器節點的設計需要在盡可能簡單的情況下滿足應用需求。無線感測器節點是由硬體層與軟體層的配合完成任務。
2.3.1 無線感測器硬體層
硬體層一般都包括以下四個單元:供電單元、數據採集單元(包括感測器和A/D模數轉換器件)、數據處理單元(包括存儲器和微控制器)、無線通信單元。微控 制器作為感測器節點運「心臟」,在上面運行著嵌入式系統軟體,從而對另外三個單元的工作進行控制。在硬體的選取上,盡量採用低功耗器件,還可以考慮在無數 據採集和無數據通信的時候命令微控制器進入「睡眠」狀態並可切斷無線通信單元的部分電源,從而降低功耗。
2.3.2 無線感測器軟體層
無線感測器網路的軟體層包括三個層次:硬體抽象層、系統服務層和應用層。硬體抽象層用來實現對硬體平台(供電、數據採集、數據處理和無線通信單元)的抽象,為上層屏蔽底層硬體細節,簡化系統平台移植。系統服務層包括通信服務、感測服務、能耗管理服務、實時內核等四部分,在這個層次中除了實現操作系統如任務調度、信號量等內核服務外,還將完成各種路由、安全演算法的實現,並支持各類通信傳輸協議。應用層是由用戶根據具體應用的需要定義,利用系統服務層提供的介面,能方便的設計出上層軟體。
軟體層用來控制硬體層,是整個感測器的「大腦」,除了最基本的數據採集和發送之外,根據應用的場合,還需要實現關於網路拓撲、自組織、路由選擇、能耗節 約、錯誤處理、可靠性保證等一系列的演算法與設計。對於一些簡單的應用可以使用單一循環邏輯的軟體來完成。而一些復雜性較高的應用場景就有必要使用針對無線感測器網路特點的嵌入式操作系統。。
2.4 無線感測器網路主要特點 1.自組織網路
在無線感測器網路應用中,通常情況下感測器節點被放置在沒有基礎設備的地方。感測器節點的位置不能預先精確設定。節點之間的相互鄰居關系也不能預先知道,如通過飛機撒播大量感測器節點在面積廣大的原始森林中,或隨意放置到人不可到達或危險的區域。這樣就要求感測器節點具有自組織的能力,能夠自動進行配置和管理,通過拓撲控制機制和網路協議自動形成轉發監測數據的多跳無線網路系統。在無線感測器網路使用過程中,部分感測器節點由於能量耗盡或環境因素造成失效,也有一些感測器節點為了彌補失效節點、增加監測精度而補充到網路中,這樣在無線感測器網路中的節點個數就動態的增加或減少,從而使網路的拓撲結構隨之動態變化。無線感測器網路的自組織性要能夠適應這種網路拓撲結構的動態變化。
2.多跳路由
網路中節點通信距離有限,一般在幾十到幾百米范圍內,節點只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點進行通信,則需要通過中間節點進行路由。擬定網路的多跳路由使用網關和路由器來實現,而無線感測器網路中的多跳路由是由普通網路節點完成的,沒有專門的路由設備。這樣每個節點既可以是信息的發起者,也可以是信息的轉發者。
3.動態網路拓撲
無線感測器網路是一個動態的網路,節點可以隨處移動;一個節點可能會因為電池能量耗盡或其他故障,退出網路運行;一個節點也可能由於工作的需要而被添加到網路中。在某些特殊的應用中,無線感測器網路是移動的,感測器節點可能會因能量消耗完或其他故障而終止工作,這些因素都會使網路拓撲發生變化。
4.以數據為中心的網路
感測器網路是一個任務型的網路,脫離感測器網路談論感測器節點沒有任何意義。感測器網路中的節點採用編號標識,節點編號是否需要全網唯一取決於網路通信協議的設計。由於感測器節點隨機部署,構成的感測器與節點編號之間的關系是完全動態的,表現為節點編號與節點位置沒有必然聯系。用戶使用感測器網路查詢事件時,直接將所關心的事件通告給網路,而不是通告給某個確定編號的節點。網路在獲得指定事件的信息後匯報給用戶。這種以數據本身作為查詢或者傳輸線索的思想更接近於自然語言交流的習慣。所以通常說感測器是一個以數據為中心的網路。
2.5 無線感測器網路的發展現狀
早在上世紀70年代,就出現了將傳統感測器採用點對點傳輸、連接感測控制器而構成感測器網路雛形,我們把它歸之為第一代感測器網路。隨著相關學科的不斷發展和進步,感測器網路同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力,並通過與感測控制器的相聯,組成了有信息綜合和處理能力的感測器網路,這是第二代感測器網路。而從上世紀末開始,現場匯流排技術開始應用於感測器網路,人們用其組建智能化感測器網路,大量多功能感測器被運用,並使用無線技術連接,無線感測器網路逐漸形成。
近年來,無線通信技術和微電子技術的不斷進步,大大地推動了無線感測器網路的迅猛發展。無線感測器網路是任意部署在一定地理范圍內的大量體積微小的感測器節點所組成的自組織網路。這些微小的節點具有數據採集,信號處理和無線通信等功能,彼此通過無線通信,相互協調形成一個智能的感測網路。無線感測器網路通過節點的數據採集和傳輸,可以在任何時間,任何地點獲取對象的信息,對環境的變化具有很強的魯棒性。因此,通過合理的節點部署和網路設計,無線感測器網路能夠在危險,惡劣的環境中執行任務,比如敵方軍事報偵察。但是,由於節點本身設計製造成本低,體積微小的特點,單個節點只能攜帶有限的能量,進行簡單的局部信號處理及短距離的無線通信。因此,如何設計高效的分布式信號處理演算法以降低網路中能量和帶寬的消耗已成為當前無線感測器網路研究的熱點問題之一。
3 無線感測器網路的關鍵技術
無線感測器網路作為當今信息領域新的研究熱點,有非常多的關鍵技術有待發現和研究。而功耗和安全問題對於無線感測器網路來說,是兩個最重要的性能指標,所以WSN的關鍵技術必然以降低網路功耗和確保網路安全為主線。下面介紹網路拓撲控制、數據融合等部分關鍵技術。
3.1網路拓撲控制
對於自組織的感測器網路而言,網路拓撲控制具有特別重要的意義。通過拓撲控制自動生成的良好的網路拓撲結構,能夠提高路由協議和MAC協議的效率,可為數據融合、目標定位等很多方面奠定基礎,有利於節省節點的能量來延長網路的生存期。所以,拓撲控制是WSN研究的核心技術之一。WSN拓撲控制目前主要研究的問題是在滿足網路覆蓋度和連通度的前提下,通過功率控制和骨幹網節點選擇,剔除節點之間不必要的無線通信鏈路,生成一個高效的數據轉發的網路拓撲結構。拓撲控制分為節點功率控制和層次型拓撲結構控制兩個方面。功率控制機制調節網路中每個節點的發射功率,在滿足網路連通度的前提下,減少節點的發送功率,均衡節點單跳可達的鄰居數目;目前已經提出了以鄰居節點度為參考依據的演算法,以及利用鄰近圖思想生成拓撲結構的DRNG和DLSS演算法。層次型的拓撲控制利用分簇機制,讓一些節點作為簇頭,由簇頭形成一個處理並轉發數據的骨幹網,其他非骨幹網節點可以暫時關閉通信模塊,進入休眠狀態以節省能量。
3.2 數據融合
在無線感測器網路中,節點感測器採集數據並將它發送到網路終端。但是在數據的採集和傳輸過程中,總要對採集的數據進行處理,因此存在如何對採集的數據進行處理、融合的問題。
如果完全在本地節點上處理採集的數據而只發送處理後的結果,可以降低傳輸數據的功耗,但增加了本地節點處理器的功耗;如果傳輸原始採集的數據,可以降低節點處理器的功耗但增加了節點傳輸數據的功耗。因此,如何對採集的數據進行處理與融合對降低節點能耗起到相當大的作用。通常網路中的感測器數量很多,感測器採集的數據具有一定的冗餘度,因此將多個節點採集的數據相互結合起來進行處理可以降低整個網路數據的傳輸量,有效降低系統功耗,問題是如何尋找本地節點處理與節點聯合處理的平衡點。
3.3 定位技術
位置信息是感測器節點採集數據中不可缺少的部分,沒有位置信息的監測消息通常毫無意義。為了提供有效位置信息,隨機部署的感測器節點必須能夠在布置後確定自身位置。由於感測器節點存在資源有限、隨機部署、通信易受環境干擾甚至節點失效等特點,定位機制必須滿足自組織性、健壯性、能量高效、分布式計算等要求。現有的WSN定位演算法根據定位機制的不同,可以分為基於測距的方法與不基於測距的方法兩類。基於測距的定位機制利用到達時間延遲、信號到達時差和接收信號強度來估計距離或來波方向,然後使用三邊測量法或最大似然估計等計算未知節點的位置。而不基於測距的定位機制無需距離或角度信息,或者不用直接測量這些信息,僅根據網路的連通性等信息實現節點的定位。距離無關的定位機制的定位性受環境因素的影響小,雖然定位誤差相應有所增加,但定位精度能夠滿足多數感測器網路應用的需求,是目前大家重點關注的定位機制。
3.4 無線通信技術
感測器網路需要低功耗短距離的無線通信技術。IEEE802.15.4標準是針對低速無線個人域網路的無線通信標准,把低功耗、低成本作為設計的主要目標。由於IEEE802.15.4標準的網路特徵與無線感測器網路存在很多相似之處,故很多研究機構把它作為無線感測器網路的無線通信平台。另外,超寬頻無線通信以其高速率、低功耗、抗多徑、低成本等諸多優勢,已成為室內短距離無線網路的首選方案,這為WSN的數據傳輸開辟了一種嶄新的方案。
3.5 時間同步
感測器網路中由於節能策略,節點在大部分時間是休眠的,所以要求解決通信同步問題,即通信節點雙方需要在通信時同時喚醒。另外,感測器網路是一個分布式網路,所有節點在通信上地位對等,沒有優先順序可言。所以要讓整個網路能夠工作在有效狀態,往往需要做到全網或者一定范圍內所有節點的同步,而不是通信雙方的簡單同步。
4 無線感測器網路的應用
雖然無線感測器網路的大規模商業應用,由於技術等方面的制約還有待時日,但是最近幾年,隨著計算成本的下降以及微處理器體積越來越小,已經為數不少的無線感測器網路開始投入使用。目前無線感測器網路的應用主要集中在以下領域:
4.1 環境的監測和保護
隨著人們對於環境問題的關注程度越來越高,需要採集的環境數據也越來越多,無線感測器網路的出現為隨機性研究數據的獲取提供了便利,並且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。比如,英特爾研究實驗室研究人員曾經將32個小型感測器連進互聯網,以測出緬因州"大鴨島"上氣候的變化情況,用來評價一種海燕巢的條件。無線感測器網路還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移,研究環境變化對農作物的影響,監測海洋、大氣和土壤的成分等。
4.2 醫療護理
無線感測器網路在醫療研究、護理領域也可以大展身手。羅徹斯特大學的科學家使用無線感測器創建了一個智能醫療房間,使用微塵來測量居住者的重要徵兆(血壓、脈搏和呼吸)、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線感測器網路的家庭護理技術,該技術是作為探討應對老齡化社會的技術項目Center for Aging Services Technologies(CAST)的一個環節開發的。該系統通過在鞋、傢具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體感測器,幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各感測器聯網可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理,而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事EricDishman稱,"在開發家庭用護理技術方面,無線感測器網路是非常有前途的領域"。
4.3 軍事領域
由於無線感測器網路具有密集型、隨機分布的特點,使其非常適合應用於惡劣的戰場環境中,使其非常適合應用於惡劣的戰場環境中,包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資,判斷生物化學攻擊等多方面用途。美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬美元,幫助大學進行"智能塵埃"感測器技術的研發。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預測:智能塵埃式感測器及有關的技術銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。
4.4 建築結構監測
無線感測器網路用於監測建築物的健康狀況,不僅成本低廉,而且能解決傳統監測布線復雜、線路老化、易受損壞等問題。斯坦福大學提出了基於無線感測器網路的建築物監測系統,採用基於分簇結構的兩層網路系統,感測器節點由EVK915模塊和ADXL210加速度感測器構成,分簇首節點由Proxim Rangel LAN2無線調制器和EVK915連接而成。南加州大學的一種監測建築物的無線感測器網路系統NETSHM,該系統除了監測建築物的健康狀況外,並且能夠定位出建築物受損傷的位置。
4.5 自然災害的預防
在一些容易發生泥石流、滑坡等自然災害的地方,使用無線感測網路及時、長期地對這些地方的地形變化、各種環境因素的監測,採集相關數據並進行適當的分析,當災難將要發生時,我們就可以提前發出預警報告以做好准備或採取相應措施防止它們進一步的發生。
4.6 企業、家庭監控
在企業、家庭布設無線感測網路,可以實時地監控人員的流動和環境的變化,有利於企業、家庭採取有效的安全防護措施和災難應變措施。此外,國內還出現了大量的其他領域的應用,比如無線感測網路在地下無人採煤安全監測系統的應用,無線感測網路在溫室網路信息採集分析系統中的應用。
5.存在的問題
5.1 面臨的技術難題
就目前無線感測器網路的技術水平來說,無線感測器網路正常運行並大量投入使用還面臨著許多問題:
(1)網路內通信問題
無線感測器網路內正常通信聯系中,信號可能被一些障礙物或其他電子信號干擾而受到影響,怎麼安全有效的進行通信是個有待研究的問題。
(2)成本問題
在一個無線感測器網路裡面,需要使用數量龐大的微型感測器,這樣的話成本會制約其發展。
(3)系統能量供應問題
目前主要的解決方案有:使用高能電池;降低感測功率;此外還有感測器網路的自我能量收集技術和電池無線充電技術,其中後兩者備受關注。
(4)高效的無線感測器網路結構
無線感測器網路的網路結構是組織無線感測器的成網技術,有多種形態和方式,合理的無線感測器網路可以最大限度的利用資源。在這裡面,還包括網路安全協議問題和大規模感測器網路中的節點移動性管理等諸多問題有待解決。
5.2 安全問題
感測器網路多用於軍事、商業領域,安全性是其重要的研究內容。由於感測器網路中節點隨機部署、網路拓撲的動態性以及信道的不穩定性,使傳統的安全機制無法適用。因此需要設計新型的網路安全機制,可借鑒擴頻通信、接入認證/鑒權、數據水印、數據加密等技術。目前,保證網路安全性的方法也不少。
(1)藉助特殊的無線感測器終端。採用PTD(Personal Trust Device)作為感測器網路的終端,在網路中設立認證伺服器來提供感測器需要的服務,而在PTD和伺服器之間建立認證和加密體系,只有在伺服器注冊過的PTD終端才能獲得服務,未注冊的則不能,從而保證系統安全。通常,這種系統用在家庭環境中.
(2)採用安全罩(Secure Overlay)。採用一種稱為SCANv2(Secure Content Addressable Network Version 2)安全內容網路定址的安全罩,來實現無線感測器網路的安全。SCANv2其實是在蓋在實際網路層上的一個虛擬結構,通過採用Hash函數,把實際網路中的節點映射到這個罩空間之上,某一區域或某種功能的節點在罩空間的某一個共同的特定位置。用戶在從網路中獲取服務時,需要通過相應的安全認證進入罩空間,再進一步通過加密解密過程從這個映射空間進入實際網路中獲得所需服務。
6 結束語
無線感測器網路是一種新的信息獲取和處理技術,在特殊領域,它有著傳統技術不可比擬的優勢,人們對它的研究尚處於起步階段。無線感測器網路有著十分廣泛的應用前景,它不僅在工業、農業、軍事、環境、醫療等傳統領域有具有巨大的運用價值,在未來還將在許多新興領域體現其優越性,如家用、保健、交通等領域。我們可以大膽的預見,將來無線感測器網路將無處不在,將完全融入我們的生活。比如微型感測器網路最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯網相連,實現遠距離跟蹤,家庭採用無線感測器網路負責安全調控、節電等,其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。對這些網路的進一步研究,將滿足中國未來高技術民用和軍事發展的需要,不僅具有重要的社會和經濟意義,也具有十分重要的戰略意義。
但是,我們還應該清楚的認識到,無線感測器網路才剛剛開始發展,它的技術、應用都還還遠談不上成熟,國內企業應該抓住商機,加大投入力度,推動整個行業的發展。
摘錄於網路
㈢ 物聯網和感測器網路的區別
物聯網是利用局部網路或互聯網等通信技術把感測器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起,形成人與物、物與物相聯,實現信息化、遠程管理控制和智能化的網路。
無線感測器網路(Wireless Sensor Network, WSN)是由大量的靜止或移動的感測器以自組織和多跳的方式構成的無線網路,以協作地感知、採集、處理和傳輸網路覆蓋地理區域內被感知對象的信息,並最終把這些信息發送給網路的所有者。
區別如下:
1,物聯網技術的重要基礎和核心仍舊是互聯網,通過各種有線和無線網路與互聯網融合,將物體的信息實時准確地傳遞出去。
無線感測器網路是一種靈活的自組織網路,相對而言具有較高的不確定性,同時網路拓撲容易受到外部環境的影響。
物聯網相對於無線感測器網路而言網路拓撲比較固定。
2,物聯網中實體之間的網路組織方式也比無線感測器網路多樣,可以是無線的,也可是有線的。
3,從處理能上而言,物聯網有較強的數據處理能力。其本身也具有智能處理的能力,能夠對物體實施智能控制。
無線感測器網路處理能力較弱,其本身不具有智能數據處理的能力,節點只負責收集數據即可。
圖表可以看出他們的關系,感測網是物聯網的一部分
㈣ 物聯網和無線感測網有什麼區別
物聯網的概念更廣泛一點。
感測器網路其實更像是物聯網中的「感知層」,對於物體的運動和所處環境通過感測器網路進行搜集和整理
那麼,這些資料,有應該由互聯網傳輸到應用層,進行運算、處理、反饋或者實施等等
有人是喜歡把物聯網叫做感測器網,但個人認為還是稍微片面了一點。
基於IPV6協議的互聯網所提供的IP地址以及更安全的網路環境,誰敢忽視這方面的核心技術,可就把物聯網當作一紙空談了!
㈤ 感測器的IP等級是什麼
感測器IP防護等級系統是由IEC所起草,IP防護等級是由兩個數字所組成,如防護等級IP65,數字6為第一標記數字,5為第二標記數字。其中,
第一標記數字表示接觸保護和外來物保護等級,第二標記數字表示防水保護等級。
IP防護等級各數字的含義:
第一個數字
說明
0
無防護
1
防護50mm直徑和更大的固體外來體
2
防護12.5mm直徑和更大的固體外來體
3
防護2.5mm直徑和更大的固體外來體
4
防護1.0mm直徑和更大的固體外來體
5
完全防止外物侵入,雖不能完全防止灰塵侵入,但灰塵的侵入量不會影響感測器的正常運作
6
完全防止外物及灰塵侵入
第二個數字
說明
0
無防護
1
水滴防護,垂直落下的水滴不應引起損害
2
殼體向任何一側傾斜15度角時,垂直落下的水滴不應引起損害
3
防雨或防止與垂直的夾角小於60度的方向所噴灑的水侵入感測器而造成損壞
4
從各個方向飛濺而來的水都不應引起損害
5
從各個方向對准殼體的噴嘴射出的水都不應引起損害
6
從各個方向對准殼體的強射水都不應引起損害
7
在標准壓力下短時浸入水中時,確保不因進水而造成損壞。
8
感測器長時間沉沒在指定的水壓下,可確保不因浸水而造成損壞
㈥ 無線感測器網路故障的診斷技術
無線感測器網路故障的診斷技術
隨著社會的發展與不斷進步,無線感測器網路得到廣泛應用,但是由於無線感測器節點的能量具有制約性,導致無線感測器網路的運用環境比較脆弱,下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路故障的診斷技術,歡迎參考閱讀,希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!
無線感測器網路是由大量感測器節點組成的,因為感測器節點廉價和微型的特點,促使無線感測器網路對節點的利用率非常高,尤其是在無線感測網路的監測區域,在自組織方式的參與下,以互相協作的形式完成無線感測器的監測任務,所以其應用的前景也是非常廣闊的,但是感測器節點的工作能力是有限的,難免會發生系統故障。
1 無線感測器網路故障評價指標
無線感測器網路故障診斷的性能評價指標是以無線感測器的網路特點和網路應用為基礎制定的,其標准主要體現在診斷精度、特殊環境診斷精度、能效性以及診斷時間四個方面。
診斷精度。無線感測器故障診斷精度是診斷機制對故障最直接的評價方式,特別是在網路安全性較高的環境中,如果不能保障故障診斷的精確度則會導致感測器網路系統出現安全漏洞,同時意味著此故障診斷精度的失效,診斷精度主要是以一次過程為故障診斷的依據,分析被診斷的節點狀態與實際節點狀態的相符程度,診斷精度中故障誤報率和故障識別率為評價故障的兩個指標。
特殊環境診斷精度。無線感測器網路在特殊環境中的應用是有特定的診斷精度的,例如自然災害、人為破壞等特殊環境因素,由於故障的節點在網路中的分布不均勻,可能會出現故障區域節點的過分疏散或者是節點的過分密集等現象,普通的診斷精度是不適應的,所以只能採取特殊環境的診斷精度對故障進行評價。
能效性。受無線感測器網路能量供應方面的影響,能效性成為故障診斷評價機制中需要最先考慮的問題,能效性比較強的故障診斷機制可以促進網路使用壽命的延長,以便保障感測器網路監測、計算方面能量的持續供應,與能效性有直接關系的因素有數據通信、處理和採集三方面。
診斷時間。無線感測器網路投入使用後,如需進行故障診斷需要對感測器中節點與節點之間的關系進行協作性判斷,主要是因為節點呈現激活狀態的數量比較多,如果節點出現聯系性的故障一定會對無線感測器網路造成巨大的能耗壓力,所以節點故障診斷的時間不宜過長。
2 無線感測器網路故障診斷分類
無線感測器網路故障主要來源於感測器的節點,主要表現在四個模塊上,分別為能量電池供應模塊、無線網路通信模塊、感測處理模塊和感測器模塊,基於無線感測器網路的運行和使用,其組成元件、部件會出現各種各樣的問題,如干擾通信、線路老化、電能耗損以及接線松動等等,引發無線感測器網路發生故障。
2.1 節點級別的故障
節點級別的故障主要是發生在感測器網路的節點處,大部分故障主要是感測器的節點本身出現了問題,其又可分為節點軟故障和節點硬故障,軟故障是指節點在不影響無線感測器網路運行的前提下發生故障,只有對數據進行傳送和測量時,可瞬間影響通信的故障;硬故障是指對節點本身以及對感測器網路造成的直接損害,例如節點本身損壞、電源布置不合理或電源能量不足都會造成無線感測器網路故障。
2.2 網路級別的故障
網路級別的故障是指無線感測器的節點本身是正常的,但是在節點與節點之間的傳輸、協作方面上出現制約性問題,導致網路連接異常、通信受阻、信息丟失、IP偏差、非法入侵等等,此故障的出現是直接作用於網路的,其故障的表現極其明顯,而且故障出現的速度非常快,影響范圍比較廣,屬於無線網路感測器網路中相對較為敏感的故障。
2.3 功能級別的故障
無線感測器網路功能級別的故障對於整體網路都是存在影響的,如出現功能級別的故障會造成網路中匯集點不能正常接收和收集網路中運行的全部信息,引起功能級別故障的原因主要有感測器節點的重啟、死亡和失效,鏈接線路故障以及路由裝置故障等。
2.4 數據級別的故障
數據級別的故障是指感測器節點表現正常,但是傳達了錯誤的數據信息,致使網路形成錯誤的數據感知,數據級別故障的隱蔽性比較強,只有經過精細的檢測才可發現感測器節點傳遞了錯誤的感知數據,因為即使節點感知數據傳遞錯誤,但是其本身的表現形式是沒有任何問題的,因此無形中降低了無限感測器網路的運行性能,而且會錯誤的引導網路管理員檢查維修。
3 無線感測器網路故障診斷技術
無線感測器網路故障診斷主要是針對其投入使用的期間,通過對網路傳遞的信息進行分析,判斷無線感測器網路是否發生故障,根據故障發生的狀態檢測導致故障發生的基本根源,無線感測器網路故障的診斷是一項復雜而又系統的工程項目,基於其所處的環境以及自身運行的特點決定了故障診斷的難度,為降低診斷的難度,一般情況在進行故障診斷時需要以感測器各個節點日常的測量數據為主,以節點數據傳輸的附加信息為輔,促進故障診斷的效率。
無線感測器網路故障診斷的指標為感測器高質量的服務和能量的有效保護,而故障診斷策略的衡量指標主要有錯誤警報率和檢測率,其中錯誤報警率反饋的是無效警報在診斷報告總警報中的占據比例,錯誤報警率較低即可說明此次診斷結果具有較高的可信度;檢測率反饋的是被檢測出的故障在網路總故障中占據的比例,與錯誤報告率相反,檢測率越高則說明診斷策略的有效性比較高。目前對無線感測器網路故障診斷技術的`研究主要以感測器的故障、場景類型為中心,對感測器節點的功能、讀數故障進行探討,分析無線感測器網路故障的診斷技術。
3.1 感測器節點讀數故障的診斷技術
節點讀數故障的診斷技術主要是針對無線感測器網路中錯誤的測量數據,錯誤數據產生的情況主要有外界環境干擾導致網路受到安全攻擊、節點部件的損壞等等,針對節點讀數故障提出以下診斷技術。 (1)WMFDS診斷技術。此技術主要是對感測器節點與節點之間的數據進行空間相關性的測量,越臨近的節點其測量結果的相似性越大,所以只能通過正常讀數的空間關系,根據此理論提出WMFDS診斷方法,主要是對兩節點之間的故障率、分布密度進行分析,判斷節點是否出現問題,此方法還可對相鄰的節點進行加權處理,但是此方法只可以用於具有空間相關性的節點讀數上。
(2)FIND診斷技術。此技術利用無線感測器節點在監控區域具有可持續性監測的特點,感知網路的突然事件,此節點的數據讀取可反饋事件發生點到節點相對應的距離,感測器節點的信號強度與距離是呈現相反關系的,即相對距離越大,節點信號強度越弱,節點信號的強弱變化被稱為單調變化特性,所以節點的單調特性是反饋節點出現讀數故障的判斷標准,比如故障節點會表現出與相對距離單調特性相反的現象。
(3)CSN診斷技術。此診斷技術是有一定局限性的,主要是以移動設備為檢測對象,利用加速器得出節點的地震運動,故障節點的讀數會存在閾值,此閾值與實際歷史差距比較大,通過計算機分析節點比例,如出現較高閾值則說明此節點出現了一定的問題。
3.2 感測器節點網路故障的診斷技術
感測器節點網路故障主要表現在鏈路受環境因素的影響導致網路可靠性降低等現象,針對感測器節點網路故障提出的診斷技術主要有以下三種:
(1)網路軟體調試法。在感測器的節點中採取調試代理,利用軟體的調試命令,對節點處的網路狀態進行分析,收集節點網路數據,確定節點網路故障的來源。
(2)特定模型推斷法。特定模型推斷法主要包括兩種,分布式和集中式的方法。分布式的診斷技術是針對網路中的所有節點,利用從局部到整體的決策方法,分布式診斷技術的代表方法有LD2和TinyD2,最終通過節點網路的整合,得出診斷報告;集中式的診斷技術是在網路節點處植入小型探測器,以便對經過節點的應用數據進行分類、分組,但是探測器對得到信息的分析能力是非常有限的,所以需要感知系統的參與,以此為基礎進行節點網路故障的細化診斷。
(3)無聲故障診斷技術。此診斷技術在三種技術中是具有一定特殊性的,其可對無經驗故障進行有效診斷,例如AD診斷技術,即是比較典型的代表,通過對節點各類型診斷信息之間相關性圖表的變化,發現網路中存在的隱藏故障,即無聲故障,此技術可提高故障診斷的准確率,同時降低了故障出現的頻率。
綜上所述,利用無線感測器故障診斷技術診斷無線感測器網路中出現的問題,並對其進行及時有效的處理,一方面可以提高無線感測器網路的運用效率,另一方面提高了無線感測器網路的使用率,所以無線感測器網路的正常運行在一定程度上促進我國經濟效益和社會效益的發展和提高。
綜上所述,無線感測器網路在世界范圍內的關注度是比較高的,其滲透多項科學技術,例如無線通信技術、感測器技術以及信息處理技術等等,無線感測器的研究不論是在經濟效益上還是在社會效益上,都是具有極其重要的意義的,無線感測器有效的網路故障診斷技術一方面可以提高無線感測器的利用效率,另一方面對能源節約具有一定的實際價值。
;㈦ V680S感測控制器怎麼設置IP地址
根據網關來設置
感測器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,並能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
感測器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網路化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。感測器的存在和發展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來。通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
㈧ 無線感測器網路體系結構包括哪些部分,各部分的
結構
感測器網路系統通常包括感測器節點EndDevice、匯聚節點Router和管理節點Coordinator。
大量感測器節點隨機部署在監測區域內部或附近,能夠通過自組織方式構成網路。感測器節點監測的數據沿著其他感測器節點逐跳地進行傳輸,在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理,經過多跳後路由到匯聚節點,最後通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對感測器網路進行配置和管理,發布監測任務以及收集監測數據。
感測器節點
處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱,通過小容量電池供電。從網路功能上看,每個感測器節點除了進行本地信息收集和數據處理外,還要對其他節點轉發來的數據進行存儲、管理和融合,並與其他節點協作完成一些特定任務。
匯聚節點
匯聚節點的處理能力、存儲能力和通信能力相對較強,它是連接感測器網路與Internet 等外部網路的網關,實現兩種協議間的轉換,同時向感測器節點發布來自管理節點的監測任務,並把WSN收集到的數據轉發到外部網路上。匯聚節點既可以是一個具有增強功能的感測器節點,有足夠的能量供給和更多的、Flash和SRAM中的所有信息傳輸到計算機中,通過匯編軟體,可很方便地把獲取的信息轉換成匯編文件格式,從而分析出感測節點所存儲的程序代碼、路由協議及密鑰等機密信息,同時還可以修改程序代碼,並載入到感測節點中。
管理節點
管理節點用於動態地管理整個無線感測器網路。感測器網路的所有者通過管理節點訪問無線感測器網路的資源。
無線感測器測距
在無線感測器網路中,常用的測量節點間距離的方法主要有TOA(Time of Arrival),TDOA(Time Difference of Arrival)、超聲波、RSSI(Received Sig nalStrength Indicator)和TOF(Time of Light)等。
㈨ 互聯網的IPv6時代 IPv4地址池中,一共擁有43億個可用地址。隨著互聯網膨脹時代的到來,IPv4地址的需求
小題1:(3分)通過介紹IPv4地址需求量與日俱增導致需求危機,生動地引出說明對象——IPv6地址的應用時代,引發讀者閱讀興趣。(第一要點2分,第二要點1分,意思符合即可) 小題1:(6分)「 IPv4時代的教訓」:①IPv4地址的快速消耗;②NAT技術帶來的「網路擁堵」現象;③我國無根域名伺服器。「IPv6時代的實惠」:①無需NAT轉換,節省大量的人力和資金;②大大提高用戶上網速度;③大文件的高速傳輸、高質量視頻的傳送也都可能成為現實。(寫出一點得1分。意思符合即可,有欠缺酌扣) 小題1:(2分)不能,因為「近乎」是「接近於」的意思,在文中突出IPv6理論上可產生的IP地址之多,體現說明文語言的准確性。(言之有理即可,有欠缺酌扣) 小題1:(3分)示例:我們可以通過手機控制電飯煲煮飯,可以利用電腦通知數字機頂盒記錄電視內容,可以利用網路通知沐浴器為我們燒好熱水等等。(寫出一例得2分,兩例則得3分。聯想合理即可,有欠缺酌扣) ㈩ 這款網口溫濕度感測器的IP地址怎麼設置
有三種方案: 與感測網路ip相關的資料
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