無線傳感網(wǎng)絡學習心得.doc

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無線傳感器網(wǎng)絡學習心得 初次接觸這個課程時，我無意地在課本中看到了對于無線傳感器網(wǎng)絡的基本概述：無線傳感器網(wǎng)絡是一種全新的信息獲取平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)測和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關節(jié)點，以實現(xiàn)復雜的指定范圍內(nèi)目標檢測與跟蹤。這讓我聯(lián)想到物聯(lián)網(wǎng)體系的感知層與網(wǎng)絡層，乍一想，這不就是物聯(lián)網(wǎng)感知層與網(wǎng)絡層的整體解決方案么？美國《商業(yè)周刊》與MIT技術評論分別將無線傳感器網(wǎng)絡列為改變世界的10大技術之一。作為一名物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的大學生，了解于此，內(nèi)心燃起了一團火焰，因為覺得這個將成為我們將以時代推動者的身份參與到人類21世紀的建設中。 學習無線傳感器網(wǎng)絡這個課程，分3個階段，第一個階段是分別講解無線傳感器網(wǎng)絡里面的各個組成部分，包括物理層，信道接入技術，路由協(xié)議，拓撲技術，網(wǎng)絡定位與時間同步技術等等。第二個階段是整合零碎的知識，總結出無線傳感器網(wǎng)絡的工作原理。第三階段是利用現(xiàn)有知識理解無線傳感器網(wǎng)絡在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的應用并且能夠根據(jù)現(xiàn)實需求設計出符合要求的一個整體的無線傳感器網(wǎng)絡。 第一階段知識總結，（1）無線傳感器網(wǎng)絡物理層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹讓?，它需要考慮編碼調(diào)制技術，通信速率，通信頻段等問題。信道接入技術中有IEEE 802.11MAC協(xié)議，S-MAC協(xié)議，Sift協(xié)議，TDMA技術，DMAC技術，CDMA技術。在物理層和信道接入技術主要有2個標準，一個是IEEE 802.15.4標準，一個是ZigBee標準，它們各有優(yōu)劣，可根據(jù)現(xiàn)實情況采用不同標準。（2）無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的作用是尋找一條或或多條滿足一定條件的，從源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑，將數(shù)據(jù)分組沿著所尋找的路徑進行轉發(fā)。路由協(xié)議中有Flooding協(xié)議，Gossiping協(xié)議，SPIN協(xié)議，DD協(xié)議，Rumor協(xié)議，SAR協(xié)議，LEACH協(xié)議，PEGASIS協(xié)議等協(xié)議。（3）動態(tài)變化的拓撲結構是無線傳感器網(wǎng)絡最大特點之一，拓撲控制策略為路由協(xié)議、MAC協(xié)議、數(shù)據(jù)融合、時間同步和目標定位等多方面都奠定了基礎。在無線傳感器網(wǎng)絡中，拓撲控制將影響整個網(wǎng)絡的生存時間，減小節(jié)點間通信干擾，提高網(wǎng)絡通信效率，為路由協(xié)議與時間同步提供基礎，影響數(shù)據(jù)融合與彌補節(jié)點失效的影響。（4）無線傳感器網(wǎng)絡主要有兩種基本感知模型，而這又跟覆蓋問題直接相關。根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡不同的應用，覆蓋需求通常不同。根據(jù)覆蓋目標不同，目前覆蓋算法可以分為面覆蓋，點覆蓋及柵欄覆蓋。（5）無線傳感器網(wǎng)絡的定位是指自組織的網(wǎng)絡通過特定方法提供節(jié)點位置信息。這種自組織網(wǎng)絡定位分為節(jié)點自身定位和目標定位。節(jié)點自身定位是確定網(wǎng)絡中節(jié)點的坐標位置的過程。目標定位是確定網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)目標的坐標位置。定位過程中把定位算法分為基于測距和無需測距的定位算法?；跍y距的定位算法需要測量相鄰節(jié)點之間的絕對距離或者訪方位，并利用節(jié)點間的實際距離或者方位來計算位置節(jié)點的位置，常用的測距技術用RSS（到達信號強度）測量法，TOA（到達時間）測量法，TDOA（到達時間差）測量法，RSSI（到達信號強度）測量法等。（6）無線傳感器網(wǎng)絡上的目標跟蹤與其定位不同，主要目的不是追求定位的精度，而是需要對移動的目標或者時間進行動態(tài)的監(jiān)測?；跓o線傳感器網(wǎng)絡的目標跟蹤過程大致包括3個階段：檢測、定位和通告。檢測階段：無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點周期性地通過傳感器模塊檢測是否有目標出現(xiàn)。定位階段：為了節(jié)省能量，只有距離跟蹤目標比較近的節(jié)點才會對目標進行定位，如果節(jié)點接受到另外兩個或者兩個以上的節(jié)點到跟蹤目標的距離，則可選用三邊定位法或者多邊極大似然估計法計算跟蹤目標的位置。通告階段：計算出跟蹤跟蹤目標的運動軌跡后，傳感器網(wǎng)絡要通知跟蹤目標周圍的節(jié)點啟動進入跟蹤狀態(tài)。（7）無線傳感器網(wǎng)絡中的時間同步技術有兩大時間同步模型，時鐘模型與通信模型。時間同步協(xié)議中有經(jīng)典的LTS協(xié)議，RBS協(xié)議，TPSN協(xié)議，DMTS協(xié)議和FTSP協(xié)議等協(xié)議。（8）在無線傳感器網(wǎng)絡中間件應用中，無線傳感器網(wǎng)絡中間件體系結構是無線傳感器網(wǎng)絡中間件的核心，它決定著無線傳感器網(wǎng)絡的運行及組織方式。（9）傳感器網(wǎng)絡以數(shù)據(jù)中心的特點使得其設計方法不不同于其他計算機網(wǎng)絡，傳感器網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的設計以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心，把數(shù)據(jù)庫技術和網(wǎng)絡技術緊密結合，從邏輯概念和軟、硬件技術兩個方面實現(xiàn)一個高性能的以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡系統(tǒng)。（10）無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)不能局限于網(wǎng)絡內(nèi)部傳輸，這樣不利于無線傳感器網(wǎng)絡的普及應用，必須讓終端用戶能夠通過外部網(wǎng)絡（如Internet）便捷地訪問無線傳感器網(wǎng)絡采集的環(huán)境數(shù)據(jù)。這就需要物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的無線傳感器網(wǎng)絡接入技術了。多網(wǎng)融合的無線傳感器網(wǎng)絡是在傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡的基礎上，利用網(wǎng)關接入技術，實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡與以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等多種網(wǎng)絡的融合。處于特定應用場景中的、高效組織組織的節(jié)點，在一定的網(wǎng)絡調(diào)度與控制策略驅(qū)動下，對其所部屬的區(qū)域開展監(jiān)控與傳感；網(wǎng)關節(jié)點設備將實現(xiàn)對其所在的無線傳感器網(wǎng)絡的區(qū)域管理、任務調(diào)度、數(shù)據(jù)聚合、狀態(tài)監(jiān)控與維護等一系列功能。經(jīng)網(wǎng)關節(jié)點融合、處理并經(jīng)過相應的標準化協(xié)議處理和數(shù)據(jù)轉換之后的無線傳感器網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù)，將有網(wǎng)關節(jié)點設備聚合，根據(jù)其不同的業(yè)務需求及所接入的不同網(wǎng)絡環(huán)境，經(jīng)由TD-SCDMA和GSM系統(tǒng)下的地面無線接入網(wǎng)、Internet環(huán)境下的網(wǎng)絡通路及無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡下的無線鏈路接入點等，分別接入TD-SCDMA與GSM核心網(wǎng)、Internet主干網(wǎng)及無線局域網(wǎng)等多類型異構網(wǎng)絡，并通過各網(wǎng)絡下的基站或主控設備，將傳感信息分發(fā)至各終端，以實現(xiàn)針對無線傳感器網(wǎng)絡的多網(wǎng)遠程監(jiān)控與調(diào)度。（11）無線傳感器網(wǎng)絡具有很強的應用相關性，起硬件需要滿足輕量化、擴展性、靈活性、穩(wěn)定性、安全性與低成本等要求。 學習的第二個階段，對零碎的知識點進行整合，總結出對無線傳感的工作原理的自我理解。 上圖就是一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的簡易示意圖，它擁有著無線傳感器網(wǎng)絡所應該擁有的最基本的三種類型的節(jié)點，即傳感器節(jié)點（sensor node），匯聚節(jié)點（sink），用戶的管理節(jié)點（User）以及互聯(lián)網(wǎng)或通信衛(wèi)星。傳感器節(jié)點（sensor node）分布于監(jiān)測區(qū)域的各個部分（sensor field），用于收集數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)路由至信息收集節(jié)點（sink），信息收集節(jié)點（sink）與信息處理中心（User）通過廣域網(wǎng)絡進行通信，從而對收集到的數(shù)據(jù)進行處理。 學習的第三階段：利用現(xiàn)有的知識體系，理解無線傳感器網(wǎng)絡在現(xiàn)實中的應用，并且可以根據(jù)現(xiàn)實的需求設計出合理的應用體系。結合無線傳感器網(wǎng)絡在農(nóng)業(yè)中的應用進行探究：（1）在體系結構選擇方面，其體系結構選擇通性化的網(wǎng)絡體系結構，跟上圖體系相符。（2）節(jié)點選擇方面，由于農(nóng)業(yè)監(jiān)測的復雜性及監(jiān)測環(huán)境對于外來設備的敏感性，要求傳感器節(jié)點體積盡可能小，為了獲取到確切的監(jiān)測信息，要求傳感器節(jié)點裝備多種高精度傳感器。為了延長傳感網(wǎng)的使用壽命，需要傳感器節(jié)點具有盡可能長的生命周期。（3）能量管理：實際情況下的傳感器網(wǎng)絡應用可能需要長達多個月的環(huán)境監(jiān)控，而單個節(jié)點的能量非常有限。為了節(jié)省能量，在發(fā)生傳感任務時，只有相鄰區(qū)域的節(jié)點處于傳感通信狀態(tài)，其余節(jié)點不需要傳感和轉發(fā)數(shù)據(jù)包，應當關閉無線通信系統(tǒng)，使其休眠節(jié)省能量。（4）數(shù)據(jù)采集方面，在無線傳感器網(wǎng)絡中，靠近基站的節(jié)點要為其他節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)，能量消耗較大，邊緣節(jié)點只要進行數(shù)據(jù)收集，能耗較少，所以邊緣節(jié)點應當采取一定的算法對數(shù)據(jù)進行融合，降低通信量，校正采樣數(shù)據(jù)之后再進行發(fā)送。（5）通信機制方面，包括路由協(xié)議、MAC協(xié)議及通信部件的控制訪問機制等，路由協(xié)議負責將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點通過網(wǎng)絡發(fā)送到目的節(jié)點，尋找源節(jié)點和優(yōu)化節(jié)點間的路徑，將數(shù)據(jù)分組沿優(yōu)化的路徑正確轉發(fā)。MAC協(xié)議決定無線信道的使用方式，在節(jié)點間分配有限的通信資源，無線通信模塊在發(fā)送狀態(tài)消耗能量最多，睡眠狀態(tài)消耗最少，接受和偵聽狀態(tài)下消耗稍小于發(fā)送狀態(tài)（6）遠程任務控制主要是在對環(huán)境監(jiān)控一段時間后，調(diào)整網(wǎng)絡的任務，這需要向基站發(fā)出命令，基站通過發(fā)送廣播消息發(fā)出指令，還要對節(jié)點的能量、通信等狀態(tài)進行監(jiān)控，不斷進行任務調(diào)整，延長傳感器網(wǎng)絡的使用壽命。 根據(jù)現(xiàn)實的需求設計出合理的應用體系分這幾步：（1）根據(jù)客戶的要求，分析現(xiàn)實的需求，書寫需求文檔。（2）設計出無線傳感器網(wǎng)絡的整體框架體系，選擇與設計各項通信協(xié)議與通信機制。（3）分別對框架中的軟硬件進行分析與設計（4）進入開發(fā)狀態(tài)（5）測試，交付，維護 以上就是我對無線傳感器網(wǎng)絡課程的學習心得了，在此課程中，雖然我對其中的知識體系有所了解，但是缺少實際的操作與開發(fā)，只是停留在了淺顯的認識層面，只有通過實際的操作，才能更深入地去了解它其中的核心，而這一點卻恰恰是我們這個課程的學生所缺少的，基于此，我非常地希望在這個專業(yè)、這個課程中，有專業(yè)的實驗室讓我們這群學生能夠進行實打?qū)嵉钠餍挡僮?，這樣才能真正地達到“格物致知”，“學為實用”啊。