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无线传感器_执行器网络任务动态调度策略

无线传感器_执行器网络任务动态调度策略
无线传感器_执行器网络任务动态调度策略

无线传感器/执行器网络任务动态调度策略

易 军1,2

,石为人1

,唐云建

1,3

,许 磊

1

(1.重庆大学自动化学院,重庆400044;2.重庆科技学院电子信息工程学院,重庆400044;

3.中国科学院深圳先进技术研究院,广东深圳518055)

摘 要: 针对任务在各执行器的协作问题,提出一种动态调度策略,根据执行器节点的剩余能量和工作状态,利用混合模拟退火的微粒群算法,在任务时效期内,统一安排各任务在执行器上的执行周期,最小化最大完成时间.仿真结果表明,算法具有良好的收敛性能,各执行器的任务完成响应时间和能耗均衡情况均得到改善.

关键词: 无线传感器/执行器网络;任务调度;微粒群算法;模拟退火算法中图分类号: TP393 文献标识码: A 文章编号: 0372 2112(2010)06 1239 06

A Dynamic Task Schedu ling for Wireless Sensor and Actuator Networks

YI Jun 1,2,SHI Wei ren 1,TANG Yun jian 1,3,XU Lei 1

(1.College o f Automation,Chongqing Unive rsity ,Chongqing 400044,China ;

2.Colle ge o f Electronic &Information Enginee ring ,Chongqing U ni versity o f Sc ie nce &Tec hnology ,Chongqing 400044,China;

3.She nzhen Institutes o f Advanc ed Technology,Chine se Academy o f Sc ienc es,Shenzhe n ,Guangdong 518055,China)

Abstract: A dynamic tas k scheduling approach based on particle s warm optimization (PSO)and simulated annealing (SA)technique for wireless sens or and actuator networks is proposed to solve the execu tion problem of tasks co llaboratively among actua tors.The purpose of approach is minimizing the maximum response time in the actuators subject to residual energy constraints and schedule execu tion period of each tas k operation within given time.Si mulation results have shown that the proposed hybrid approach is of high convergence s peed and good performance between task response time and balancing the energy dissipation among actua tors.

Key words: wireless sensor and actuator network;task scheduling;particle swarm optimization;simulated annealing

1 引言

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)的发展趋势是在布置大量传感器节点的基础上融合多个分布式设备,对感知的信息进行处理并作出相应的动作.无线传感器/执行器网络(Wirele ss Sensor and Actuator Ne tworks,WSANs)是近年来发展起来的一种新型、自组织的无线网络[1],由大量传感器和少量执行器组成,完成各种分布式感知任务和执行任务.该网络可以整合到军事、灾害、人体监护等各种应用中,如传感器检测到火灾发生后,执行器发出声光报警信息和洒水动作,避免火势蔓延.与无线传感器网络相比,无线传感器/执行器网络具有两个重要的特点:实时性和协同合作.前者需要执行器对感知信息迅速做出反应,后者由于网络中有两种异构节点,存在传感器与执行器的协作和执行器与执行器之间的合作问题.特别是执行器与执行器之间,由哪些执行器来执行哪些任务?它们之间如何协调?

执行某个任务需要多少执行器参与?怎么才能保证全

网执行器任务完成时间最短?这些都是WSANs 面临的挑战

[1,2]

.

解决执行器之间协作问题一般有两条思路:一种是执行器之间互相谈判协商,另一种是在任务时效期内,由汇聚节点统一安排任务在各执行器上执行.本文提出一种任务动态调度算法,根据执行器节点的剩余能量和工作状态,利用混合模拟退火的微粒群算法,统一安排各任务在节点的执行周期,最小化最大完成时间,既保证任务结果的实时反馈,又节约节点的能量开销.

2 相关工作

传统的高性能计算领域通常将任务划分为映射和调度两个问题进行研究,这样的思想也被借鉴到无线传感器网络中.Heemin Park 等在文献[3]提出适用于Ad hoc 传感器网络的能量有效型任务分配框架.该框架将优化任务的分配和迁移用最小化代价函数来描述,函数

收稿日期:2009 04 30;修回日期:2010 01 12

基金项目:国家863计划项目(No.2006AA780201 2);科技部国际科技合作项目资助(No.2007D FR10420)

第6期2010年6月电 子 学 报ACTA ELECTRO NICA SINICA Vol.38 No.6

Jun. 2010

反映了全网的节点能耗、时延和给定约束.整个算法包括两个阶段:在设计阶段进行集中式任务分解转化和分配;在执行任务阶段,各节点执行分布式任务迁移策略.Younis M 等提出的一种任务分配优化算法[4]

,主要关注全局任务在簇头上的分配问题,通过提高簇头的能量有效性,使全网的生存期得到延长.任务分配问题被建模成0-1非线性优化问题,目标函数是最大化所有簇头的剩余生存期的权重之和.同时考虑通信时间、带宽和能量的约束.文献[5]设计了一种在线任务调度机制,用于在簇内周期性应用任务中分配网络资源,根据预先设定的任务执行频率上限,优化每个节点的任务频率.然而,该机制并没有把任务映射到传感器节点上.文献[6]提出一种分布式计算构架,将任务分为两级:传感器节点的低级感知任务和簇头的高级处理任务.但是高级处理任务可能超出簇头的计算能力,而且算法的通用性不强.

近年来,在无线传感器网络[7~9]

和移动计算[10]领域,任务的映射和调度常被合二为一.Ec oMapS 算法[8]在能量约束条件下,将单跳分簇网络的通讯和计算任务,映射和调度同时进行.然而,该算法并不能保证应用的时限.RT Maps [7]算法则在保证调度时限的前提下,最小化节点能耗.Yang Yu 等人提出了一种基于能量平衡的任务分配算法EBTA [9],该算法用于解决单跳簇内的通信和计算任务,提出一个用于评价任务的时间和能量代价的整数线性规划公式,设计了三阶段启发算法.这些算法都只能应用于单跳簇网络,限制了算法的通用性.DCTMP 算法[11]利用多跳信道模型,借助有向无环图将通信和计算任务的映射和调度结合起来,是一种适用于视频传感器网络的实时任务分配算法.上述算法都不是专门针对无线传感器/执行器网络的,有必要针对该网络特点提出新的任务调度算法.

3 问题描述

典型的无线传感器/执行器网络结构如图1所示,为了避免所有传感器都与多个执行器通信,消耗过多能量,通常采用分簇结构,传感器只与簇内的一个执行器进行通信

.

与传统的WSNs 只具有智能感知功能相比,WSANs

不但能感知环境事件的发生,而且能通过一个执行器或者多个执行器协同作业,对事件进行相应的处理.例如对于城市下水道管网排水问题,管网规模大,覆盖面广,情况复杂.由于设计或者其他原因,一旦发生暴雨,常容易引起路段积水,严重者甚至威胁生命和财产安全.利用部署大量传感器进行检测,发生溢流事件后,通过无线网络报告管理人员,统一安排相应管道执行器(排水阀)及时排水,杜绝积水问题发生.典型应用如下图SCADA 网络[12]

:

典型的下水管执行器任务由多个执行器(排水阀)打开(关闭)操作组成,各个执行器阀门开启量也不相同,且所有操作可能需要符合一定顺序,以保证水流顺利排出,如图3所示

.

类似的还有利用WSANs 解决大范围智能交通疏导问题、大规模污水处理流程问题等.这里,我们将完成一个特定目标的行为定义为一个任务,包括通信、数据处理、执行动作等行为.

定义1 一个任务在一个执行器上的加工称为一次操作,一个任务可以分为多个操作.操作集O ={o 1,o 2, ,o n }由所有n 个任务的操作子集构成,其中每个

子集表示一个任务在所有执行器上的执行.

定义2 对于任务t,记其所有o t 个操作的序号为

l t -1+1, ,l t -1+o t ,其中l t -1=

t-1

i=1

o i 表示前t -1个

任务的操作总数.显然,n 个任务的操作集o =

n

i=1

o i ,

同时任务t 的所有o t 个操作必须符合一定的执行顺

序,即任务约束条件.

1240 电 子 学 报2010年

定义3 一个由单个执行器完成的任务,称为单

执行器任务(Single Ac tua tor Task,SAT );如果一个任务由多个执行器共同完成并具有任务约束条件,则称为多执行器任务(Multi Actuator Ta sk,MAT ).

推论 如果一个任务由多个执行器共同完成但不具有任务约束条件,则可划分为若干独立的子任务独立完成,则该任务仍然属于单执行器任务.

考虑n 个任务在m 个执行器上的执行过程,每个任务在各执行器上的完成时间已知,并且每个任务必须按照事先规定的顺序完成其在各执行器上执行,即任务约束条件.如果一个任务只需一个执行器完成,则该任务在其他执行器的执行时间用零表示.要求确定在每个执行器上执行的所有任务的顺序或开工与完工时间,使得在符合各任务的约束条件的前提下最优化最大完成时间.这里假设:一个执行器同时只能执行一个操作;任务没有抢先执行的特权;每一项操作的执行时间和能耗可以估算;操作结果的数据报文格式一致,即传输结果的通信能耗一致.

3.1 最小化最大完成时间

设p i ,j 为任务i 在执行器j 上的执行时间,C (j i ,k)为任务j i 在执行器k 的执行完成时间, =(j 1,j 2, ,

j n )为n 个任务的一次排序,

!为n 个任务的所有可

能排序集合.一般地:无线传感器/执行器网络中一个操作的执行时间t ope r 包括:指令下达时间t co mm 、数据采集/执行动作时间t col le 、数据处理时间t p r o c .

p i,j =t ope r =t c o mm +t c oll e +t pro c (1)

则各任务在每个执行器上完成时间的数学公式可

描述如下: C(j 1,1)=p j 1,1

(2) C(j i ,1)=C(j i -1,1)+p j i ,1x j i ,1,i =2, ,n (3) C(j 1,k)=C(j 1,k -1)+p j 1,k x j 1,k ,k =2, ,m

(4)其中,x j i ,k =1表示该执行器k 被选中执行j i 任务,x j i ,k =0表示没被选中.式(2)表示执行器1执行任务j 1的完成时间等于执行时间.式(3)表示执行器1执行任务j i 的完成时间等于执行任务j i -1的完成时间加上j i 任务的执行时间.同理:式(4)表示执行器k 执行任务j 1的完成时间等于执行器k -1执行j 1的完成时间加上执行器k 执行j 1的时间.

C(j i ,k)=ma x {C(j i -1,k),C(j i ,k -1)}+p j i ,k x j i ,k ,

i =2, ,n;k =2, ,m (5)

式(5)表示执行器k 执行任务j i 必须在执行器k 已经执行完上一个任务j i -1之后,同时任务j i 在上一个执行器k -1的执行也已经完成的基础上进行.

则最大完成时间:

C ma x ( )=C(j n ,m)

(6)

最小化最大完成时间的调度方案:

*

=a rg {C ma x ( )=C(j n ,m)}?min , #!(7)

3.2 执行器剩余能量约束

设P(t )为单位时间内执行器执行操作所需能耗, l 表示采集l 长度数据所需能耗,则执行器k 所需执行能耗:

E k -ac tio n =

n j=1

m

i=1

(P(t)p j i ,k + l)x j i ,k

(8)

可行分配方案必须考虑到执行器剩余能量的约束,每个执行器的剩余能量不但要足以完成所有操作

序列,还要将执行结果数据传给下一执行器或汇集节点.根据文献[13]发射硬件能耗模型,r 为执行器通信距离,l 表示帧长,则传输和接收能耗公式为:

E tx (r ,l )=( r n ?+!)l E rx (l)=!l

(9)

r n ?取决于在距离r 传输的发射功率,!是发射电路(如PLLs,VCOs )能耗,n ?为信道衰减倍数,取决于环境.则一个执行器k 所有操作所需的总能耗:E k -al l =

n j =1

m

i=1

(P(t )p j i

,k + l +( r n ?+!)l +!l )x j i

,k

(10)

执行器k 的能量约束条件:

E k -al l %E k -r e st ,k =1,2, ,m (11)

其中E k -rest 为执行器k 的剩余能量.

4 算法描述

解决上述带能量约束条件的最小化最大完成时间问题,我们采用微粒群优化算法,利用该算法全局搜索能力强的特点,与模拟退火算法的局部改良能力相结合,提高微粒群算法的搜索精度,寻找全局最优解.由于任务分配问题需要映射到微粒的位置矢量上,所以首先需要进行编码,同时利用可行性规则对能量约束条件进行处理,详细介绍如下:

4.1 微粒群进化搜索

微粒群优化算法(PSO)[14]是一种进化计算技术,由Eberhart 博士和kennedy 博士发明.PSO 首先在可行解空间和速度空间随机确定微粒的初始位置和初始速度,其中位置用于表征问题解.d 维搜索空间的第i 个微粒的位置和速度可分别表示为X i =[x i,1,x i ,2, ,x i ,d ]和V i =[v i,1,v i ,2, ,v i,d ].通过评价各微粒的目标函数,

确定t 时刻每个微粒所经过的最佳位置(p best )P i =[p i ,1,p i ,2, ,p i ,d ]以及群体最佳位置(g be st )P g ,再按如下公式分别更新各微粒的速度和位置: v i,j (t +1)=wv i ,j (t )+c 1r 1[p i,j -x i,j (t)]

1241

第 6 期易 军:无线传感器/执行器网络任务动态调度策略

+c2r2[p g,j-x i,j(t)](12) x

i,j

(t+1)=x i,j(t)+v i,j(t+1),j=1, ,d(13)

其中,w为惯性权因子,c

1和c

2

为正的加速常数,r

1

r2为在0到1之间均匀分布的随机数.

4.2 基于优先权的编码

基于优先权的编码[15,16]将微粒的位置矢量用一个长度为n&m的优先分配序表示,每个微粒位置值代表与之相关的操作优先权,则对于n个任务在m个执行器的调度问题,从第1维分量到第n&m维分量,微粒k的位置矢量就可以用一个n&m的矩阵X k表示:

X k=x k11x k12 x k1m x k21x k22 x k2m

x k n1x k n2 x k nm

其中,x k

i j 为一个实数,代表操作o

ij

的优先权.文献[15]

给出了利用Giffler Tho mpason算法将X

k

解码为一个活

动调度的具体过程.在该编码方式下,PSO算法是在连续空间上进行搜索,无需修改标准的PSO操作.

4.3 基于可行性规则的约束条件处理

可行性规则[17]是一种简单实用的约束处理技术,

该方法无须额外参数,算法效率高.假设p t

i

为种群中第

i个微粒在第t代时的历史最优位置,x t+1

i

表示该微粒在第t+1代时所在位置,若以下任意一种情况发生,就

将当前位置设为历史最优,即执行p t+1

i

=x t+1i,否则不

变,即p t+1

i

=p t i.

(1)p t i不可行,而x t+1

i

可行;

(2)p t i和x t+1i均可行,且x t+1i的目标值优于p t i的目

标值,即:f(x t+1

i

)

(3)p t i和x t+1i均不可行,且viol(x t+1

i

)

4.4 基于模拟退火局部搜索的混合PSO算法流程

标准PSO算法的全局搜索能力强,收敛速度快,因此容易早熟收敛.本文利用基于SA的局部搜索能力强,通过概率突跳,可有效避免搜索过程陷于局部极小.先通过PSO进化得到一组具有较好质量和分散度的初始解,再采用SA机制对这些解进行局部邻域搜索,有利于对优良解的局部改良.对于第t代种群的最优位置p t g,采用基于可行性规则进行更新,局部搜索重要参数描述如下:

SA算法采用下式产生一个新解:

x?=p?g+?&(X max-X mi n)&N(0,1),其中?为搜

索步长,N(0,1)为服从均值为0方差为1的高斯分布

随机数,X

ma x 、X

min

为变量上下界.则产生的新解x?替代

x成为新的当前解的接受概率p a

p a=

1, if x?(feasible);p?g(unfeasible)

0, if x?(unfeasible);p?g(feasible)

min{1,exp[(f(p?g)-f(x?))/t k]},

if x?(feasible);p?g(feasible)

min{1,exp[(viol(p?g)-viol(x?))/t k]},

if x?(unfeasible);p?

g

(unfeasible)

若p

a

?U(0,1),则p?

g

=x?.若局部搜索步长大于事

先设定的最大局部搜索步长L,则输出p?

g

作为种群新的最优位置,否则重复搜索.

初温:t

=-(f max-f mi n)/ln(p#)其中p#为初始接受概率,取01,f ma x和f min分别是初始种群中最佳个体和最差个体的目标值.

温度更新函数:t

k+1

=?t k,其中,0

抽样稳定准则:按一定的步数抽样

算法终止准则:迭代次数k等于最大进化迭代次

数G

ma x

.

PSO算法能够快速地搜索到较好解区域,但收敛精度不高.而SA具有较强的局部收索能力,但全局收索能力弱.算法如下:

初始阶段:

(1)随机初始化M个微粒的位置和速度,令k=0, t(k)=t0;

(2)令各微粒的自身最佳位置p best为其本身,并根

据可行性规则确定群体的最佳位置g

best

;

重复阶段:

(1)判断迭代次数k等于最大进化迭代次数G max,输出g best对应的调度方案和目标值,否则,执行下一步;

(2)对各微粒进行PSO进化搜索,更新各微粒的速度和位置;

(3)根据可行性规则评价各微粒的目标值;

(4)更新各微粒的p best和群体的g be st;

(5)对群体最佳位置应用基于SA的局部搜索策略;

(6)更新温度t(k+1)=?(t(k),k=k+1.

5 数值仿真研究

为了考察混合PSO算法解决执行器任务调度的性能,利用两类典型JSP算例:一类由Fisher和Thomp son[18]设计,包括FT06、FT10和FT20这3个典型问题;一类由La wrence[19]给出,选取6个不同规模的问题,考察最大完成时间和各执行器能耗均衡情况,见表2.

仿真硬件环境:Intel Pentium IV/22G Hz/512MB RA M;软件平台:Windows XP,MATLAB70.

由表2可见,算法对各算例均能获得最优解.图4为算法收敛时间图.

1242 电 子 学 报2010年

表1 算法参数表

PSO

群体规模p s30SA

执行器通信参数

执行器空闲

等待能耗

0J

通信距离r100m

惯性权因子w 1.0

局部搜索执

行概率p ls

0.4

数据包长

l

128byte

加速因子

c1,c22与初温相关

概率p#

0.1

发送/接收

电路能耗!

50

nJ(bit-1

微粒最小位置值x

min 0退温速率0.9放大倍数

0.0013

pJ((bit(m-2)-1

微粒最大位置值x

max 4.0

终止条件参

数L

10

Two ray ground

模型指数n

4

微粒最小速度值v

min -4.0

温度更新系

数?

0.95

采集能耗指

5

nJ(bit-1

微粒最大速度值v max 4.0抽样步数n&m

单位时间内执

行能耗P(t)

5000

nJ(s-1表2 混合PSO算法的统计性能表

问题n,m 已知最

好解

带能量约束条件的混合PSO算法

最好解平均值最差解平均时间(s)

FT066,655555555 6.1 FT1010,10930930956.4968154.3 FT2020,5116511651185.31227298.4 LA0110,566666666666615.7 LA0615,5926

92692692657.4

LA1120,5122212221222.41223141.3

LA1610,10945945945.7947146.5

LA2115,10104610461065.41089724.8

LA2620,10121812181218.612192359.1

从图4可见,各算例由于求解复杂度不同,其进化代数也各不相同,FT06在进化19代即获得最优解,而LT26需要进化151代才获得最优解,算法总的收敛效果良好.考虑执行器剩余能量各不相同,见表3,与算法RT Maps、EB TA比较,考查任务完成后的响应时间和能耗均衡情况.

表3 执行器剩余能量

执行器号/剩

余能量(J)

1/12/0.33/14/0.55/26/0.17/0.28/0.59/0.710/1 从图5(a)、(b)观察到,本算法由于已最小化最大完成时间为优化目标,与算法R T Maps、EBTA相比,无论是最大响应时间还是平均响应时间,时延都明显好于后两种算法.

为比较算法能耗均衡问题,构造了能量均衡指数:

C=

m

i=1

E i-all/E i-r e st

m(14)表示各执行器所消耗能量与剩余能量的平均比值,值越小,表示剩余能量多的执行器承担执行任务多,达到能量均衡的目的.从图5(c)观察到,混合PSO算法在寻求可行解时充分考虑剩余能量问题,使执行器能耗更加均衡.

6 结论

无线传感器/执行器网络任务动态调度机制以最大完成时间为优化目标,考虑各执行器剩余能量约束,利用PSO算法与SA算法相结合,有效解决了各任务在各执行器上的动态调度问题.仿真结果表明,算法具有良好的收敛性能,各执行器的任务完成响应时间和能耗均衡情况均好于比较算法.

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作者简介:

易 军 男,1973年10月出生于重庆市,

现为重庆大学自动化学院博士研究生,研究方向

为无线传感器网络、嵌入式系统.

E mail:laoyi frcq@https://www.doczj.com/doc/fb18027940.html,

石为人 男,1948年出生于重庆市,现为重

庆大学自动化学院教授,博士生导师,研究方向

为智能感知、控制与决策.

E mail:wrs@https://www.doczj.com/doc/fb18027940.html,

唐云建 男,1982年出生于重庆市,现为重庆大学自动化学院博士研究生,研究方向为无线传感器网络.

E mail:yunji an.tang@https://www.doczj.com/doc/fb18027940.html,

许 磊 男,1982年出生于重庆市,现为重庆大学自动化学院博士研究生,研究方向为无线传感器网络.

E mail:xulei1981@https://www.doczj.com/doc/fb18027940.html,

1244 电 子 学 报2010年

基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现

南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名:耿长剑 申请学位级别:硕士 专业:电路与系统 指导教师:王成华 20090101

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络,已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高,环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高,部署比较困难,并且维护成本高,因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景,实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内,通过自组网的方式构成传感器网络,每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点,汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心,远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点,主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点,完成了嵌入式Linux系统的构建,将Linux2.6内核剪裁移植到平台上,并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输,还开发了网络设备驱动程序。 测试表明,各个节点能够正确的采集温度和湿度信息,并且通信良好,信号稳定。本系统易于部署,降低了开发和维护成本,并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制,使用和维护方便。 关键词:无线传感器网络,环境监测,温湿度传感器,嵌入式Linux,设备驱动

Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers

无线传感器网络试题库1教学内容

无线传感器网络试题 库1

《无线传感器网络》 一、填空题(每题4分,共计60分) 1.传感器网络的三个基本要素:传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知 信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能:采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括:介质选择、频段选取、调制技术、扩频 技术 5.扩频技术按照工作方式的不同,可以分为以下四种:直接序列扩频、跳 频、跳时、宽带线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段:兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路 径加强阶段 7.无线传感器网络特点:大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为 中心的网络、应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括:网络拓扑控制、网络协议、时间同 步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 802.15.4标准主要包括:物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成:后台管理软件通常由数据 库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识 别、情况评估和预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有:_800MHz___915M__、2.4GHz、___5GHz

13.传感器网络的电源节能方法:_休眠(技术)机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题:(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 15.802.11规定三种帧间间隔:短帧间间隔SIFS,长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度,即 78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ,DIFS长度=PIFS +1个时隙长度,DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是,如:1、6、11频道。 17.802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务,这个服务的内容包括 了:接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置,传感器一般由敏感元件、转换 元件、转换电路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四 部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构 造一个覆盖万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释(每题5分,共40分) 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制:

无线传感器网络的特点

无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息,在监测区域通常部署大量传感器节点,传感器节点数量可能达到成千上万,甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义:一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内,如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测,需要部署大量的传感器节点;另一方面,传感器节点部署很密集,在一个面积不是很大的空间内,密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点:通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比;通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度,降低对单个节点传感器的精度要求;大量冗余节点的存在,使得系统具有很强的容错性能;大量节点能够增大覆盖的监测区域,减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中,通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定,节点之间的相互邻居关系预先也不知道,如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中,或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力,能够自动进行配置和管理,通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传

感器网络使用过程中,部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效,也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中,这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少,

从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变:①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效;②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化,甚至时断时通;③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性;④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化,具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域,传感器节点可能工作在露天环境中,遭受太阳的暴晒或风吹雨淋,甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署,如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固,不易损坏,适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大,不可能人工“照顾每个传感器节点,网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要,要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此,传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

无线网络技术发展趋势精编版

无线网络技术发展趋势文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)

无线网络技术发展趋势所谓无线网络,既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术,与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。 随着3G时代无线应用的日渐丰富,以及无线终端设备的层出不穷,对于无线网络,尤其是基于技术标准的Wi-Fi无线网络,在产品技术应用逐渐成为市场主流应用的当下,基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上均取得了极大提升,同时在应用上,基于Wi-Fi无线应用也已从当初“随时、随地、随心所欲的接入”服务转变成车载无线、无线语音、无线视频、无线校园、无线医疗、无线城市、无线定位等诸多丰富的无线应用。 在某种意义上,Wi-Fi无线网络已不再仅仅只是2000年左右所承担“作为有线网络的一种延伸”的吴下阿孟,“取代有线”已不再只是梦想。 推动无线网络市场迅猛发展 作为目前市场主流的Wi-Fi无线网络技术,标准采用多入多出(MIMO)与正交频分复用(OFDM)技术,使得网络传输速率得到了极大提升。相比b/g的25Mbps、11Mbps、54Mbps,可将WLAN的传输速率提高到300Mbps甚至600Mbps。同时,在覆盖范围方面,接入点发射的信号虽然并不比传统硬件发射的信号传输得更远,但采用智能天线技术,通过多组独立天线组成的天线阵列,动态调整波束,保证WLAN用户接收到稳定

的信号,并可减少其他信号的干扰,使Wi-Fi无线网络移动性极大提高。 此外,在兼容性方面,采用了一种软件无线电技术,从而成为一个完全可编程的硬件平台,不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容,这使无线网络的兼容性得到极大改善。用户可以通过使用基于的产品实现高质量语音通话、高清视频传输以及更大范围的移动上网。 而在制约市场发展的最大问题——产品价格,随着正式标准的颁布,以及各个企业纷纷调低无线产品价格,目前,已逐渐取代b/g设备成为市场主流。在ABI近日发布的最新研究报告,目前几乎所有笔记本电脑、上网本、移动互联网设备(MID)与智能手机都开始内建Wi-Fi芯片,预期未来此趋势可望延续,而由于的功能强大,加上芯片价格也一路下滑,所以在新产品均陆续选用标准后,2010年出货量将超越成为市场主流。 中国联通设计院无线传输部一室主任冯毅表示,支持标准的WLAN网络代表了无线宽带网络未来的发展方向。中国联通将在未来网络建设的招标中引入设备,并在部分数据热点地区进行建设,提高空口传输速率,以满足用户需求。 动讯网数据显示,截止到2009年底,中国电信将在全国铺设的Wi-Fi热点将超过10万个;中国移动在2009年底进行了大规模WLAN采购,计划在2010年底之前完成超过11万个Wi-Fi热点,预计到2010年年

(中文)基于无线传感器网络桥梁安全监测系统

基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统,以实现方案的安全参数的需要;对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术,虽然近年来在无线传感器网络中,已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康,许多重要的问题,包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术,例如拥塞控制进行了讨论。 关键词:桥梁安全监测;无线传感器网络的总体结构;关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展,桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律,而特设的桥梁检测的工作情况,起到一定作用,但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性,这是由于主观和客观因素,一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测,预报和评估桥梁的安全局势,目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案,即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试,分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性,以及问题的发现并及时维修,从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来,桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用,它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段,已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术,在桥梁的安全监测系统方案的实现上,具有一定的参考价值。 无线传感器网络(WSN)是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点,通过自组织无线通信,信息的相互传输,对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合,通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业,环境监测,健康,智能交通,安全,以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络,通常包括传感器节点,网关和服务器,如图1

(完整版)无线传感器试题库

无线传感器网络试题 一填空题 1、传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 2、感知目标、网络节点、用户构成了无线传感器网络的三个要素。 3、无线传感器网络的通信协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层与互联网协议栈的五层协议相对应 4、无线传感器网络的产业化障碍包括四个方面。它们分别是:大规模组网问题、大规模组网问题实用化低功耗技术、微型化加剧信号串扰、可靠性提高资源需求 二、判断题 1、无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式(对) 2、SINK节点:亦称网关节点,与簇头结点的功能完全相同。(错) 3、通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构,能够提高路由协议和MAC协议的效率,可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础,有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。(对) 4、美国军方最先开始无线传感器网络技术的研究。(对) 三、选择题

1、最先开始无线传感器网络技术的研究的国家是(B) A中国B美国C日本D韩国 2、无线传感器网络的特点包括(C) (1)可快速部署 (2)可自组织 (3)隐蔽性强和高容错性 (4)成本高,代价大 A (1)(2)(4) B (2)(3)(4) C (1)(2)(3) D(1)(3)(4) 3、将“信息社会技术”作为优先发展领域之一。其中多处涉及对WSN 的研究,启动了EYES 等研究计划的组织是(D) A日本总务省 B韩国信息通信部 C美国国防部 D欧盟 4、与无线传感器网络的兴起无关的技术是(A) A虚拟运营技术 B无线通信 C片上系统(SOC) D低功耗嵌入式技术

无线传感器网络的应用研究

1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构 基站监控系统的结构组成如上图所示,主要由三个大的部分构成,分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发,我们采用了干点加节点方式的监控方法。 监控中心(SC):SC的定义是指整个系统的中心枢纽点,控制整个分监控站,主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括(地、州)设置相应的监控中心,位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。 区域监控中心(SS):又称分点监控站,主要是分散在各个更低等级的区县,主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络,区域监控中心的管辖范围为一个县/区;移动通信网络由于其组网不同于固话本地网,则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多,但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。 监控单元(SU):是整个监控系统中等级最低的单元了,它的功能就是监控并且起供电,传输等等作用,主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备,比如定位设备或者光感,温感设备等等。 监控模块(SM):SM是监控单元的组成部分之一,主要作用监控信息的采集功能以及传输,提供相应的通信接口,完成相关信息的上传于接收。

2监控系统的分级管理结构及监控中心功能 基站监控系统的组网分级如果从管理上来看,主要采用两级结构:CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼,主要功能为数据处理,管理远程监控单元,对告警信息进行分类统计,可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能,并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站,具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析,自动生产图表并为我们的客户提供直观,方便的可视化操作,为维护工作提供依据,维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应,以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点,将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中,还有维护管理类,具体描述如下: 1)实时报警功能 该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后,通过声音,短信,主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境,空调,烟感,人体红外等等发生变量后,这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式: 2)声音报警 基站发生告警后,系统采集后,会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如:声音的设置有几种,主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣,不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级,比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置,它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候,提示声音设置为长鸣,并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下:

无线传感器网络的应用与影响因素分析

无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要:无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初,由于军事方面的需要,无线传感网络不断发展,传感器网络技术不断进步,其应用的范围也日益广泛,已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词:无线传感器网络;传感器节点;限制因素 applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of computer science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a comprehensive description of the development

无线网络技术发展趋势.

无线网络技术发展趋势 所谓无线网络,既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术,与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。 随着3G时代无线应用的日渐丰富,以及无线终端设备的层出不穷,对于无线网络,尤其是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络,在802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用的当下,基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上均取得了极大提升,同时在应用上,基于Wi-Fi无线应用也已从当初“随时、随地、随心所欲的接入”服务转变成车载无线、无线语音、无线视频、无线校园、无线医疗、无线城市、无线定位等诸多丰富的无线应用。

无线网络发展状况

计算机通信分两种:有线通信和无线通信 无线通信包括卫星,微波,红外等等 无线局域网(Wireless LAN技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源。在推动网络技术发展的同时,无线局域网也在改变着人们的生活方式。本文分析了无线局域网的优缺点极其理论基础,介绍了无线局域网的协议标准,阐述了无线局域网的体系结构,探讨了无线局域网的研究方向。 关键词以太网无线局域网扩频安全性移动IP 一、引言 随着无线通信技术的广泛应用,传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求,于是无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN应运而生,且发展迅速。尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络,但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟,正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。 无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲,无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信,并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲,无线局域网就是在不采用网线的情况下,提供以太网互联功能。 广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性,促进了无线局域网技术的完善和产业化,已经商用化的802.11b网络也正在证实这一点。随着802.11a 网络的商用和其他无线局域网技术的不断发展,无线局域网将迎来发展的黄金时期。 二、无线局域网概述

基于无线传感器网络的智能交通系统的设计

一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多,车流量大,交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展,生活方式变得更加快捷,城市的道路也逐渐变得纵横交错,快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置,而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计,全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万,另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车,引发的交通事故占了全球的15 % ,已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人,受伤人数约50万,其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币),死亡率为9 人/ 万·车,因此,有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国,城市的道路纵横交错,形成很多交叉口,相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重,非机动车的数量较大,路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰,不仅会阻滞交通,而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计,我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3,在所有交通事故类型中居首位,对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题,其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应),以及驾驶员不遵循交通信号灯,抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展,私家车也越来越多,交通控制还是延续原有的定时控制,在车辆增加的基础上,这种控制弊端也越来越多的体现出来,造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱,严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration),利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能,从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者,由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹,从2006 年2 月开始到2010年6月,工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台,这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率,其中车辆不仅仅局限于私人小汽车,还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的,是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统,DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目,用于提高车辆与过街行人的安全。因此,从国外的交通控制的发展趋势可以看出,现代的交通控制向着智能化的方向发展,大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统,使车辆行驶和道路导航实现智能化,从而缓解道路交通拥堵,减少交通事故,改善道路交通环境,节约交通能源,减轻驾驶疲劳等功能,最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。

无线传感器网络技术试题

无线传感器网络技术试 题 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

一、填空题 1. 传感器网络的三个基本要素:传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能:采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段:兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点:大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看,汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法:_休眠(技术)机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络,在无线传感器网络,Internet网络,WLan网络,拨号网络中,无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中,MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE协议

17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点,但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突,目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为:通信模块、()、计算模块、存储模块和电源模块。A A.传感模块模块 C网络模块 D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成()。A A.球状 B网络 C直线 D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是()D A. B. C. D. 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层,通常它的网络层支持三种拓扑结构,下列哪种不是。D A.星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A.定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点D A.能量优先 B.基于局部拓扑信息 C.以数据为中心 D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件C A电源能量有限 B通信能力受限 C环境受限 D计算和存储能力受限

无线传感器网络研究报告现状及发展

无线传感器网络的研究现状及发展 默认分类 2008-06-12 18:19:20 阅读910 评论0 字号:大中小 摘要:无线传感器网络(WSN>综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS>嵌入式计算技术.分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息.具有十分广阔的应用前景,成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成,分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。 关键词:无线传感器网络节点 MAC层路由协议跨层设计 Abstract: Wireless sensor network (WSN> is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN> has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wih the existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article. Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design 一、概述 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步,包括微电子机械系统

无线网络技术调研报告

无线网络技术调研报告

目录 1概况 (1) 1.1技术调研背景 (1) 1.2主要研究机构 (1) 2技术现状及发展趋势 (2) 2.1无线网络技术主要方法 (2) 2.2国无线网络技术发展现状 (6) 2.2.1国无线网络技术发展现状 (6) 2.2.2国无线网络技术发展趋势..................................... 错误!未定义书签。 2.3 国外现状和发展趋势 (4) 3无线网络技术的应用 (5) 4结论与建议 (5)

1概况 1.1技术调研背景 本次调研主要着重于现状及发展趋势的分析,对公司的定位起到一个指导作用。 无线网络(wireless network)是采用无线通信技术实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术,与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。 无线局域网主要设备有:无线接入点和无线网卡。无线接入点有AP、无线路由器、无线连接器等;无线网卡分台式机的PCI接口、USB接口以及笔记本专用的接口等。 随着网络的飞速发展,人们呼吁快速便捷的网络的呼声也越来越来强烈,无

线网络必定是未来世界的网络主要发展方向。而3G时代无线应用的日渐丰富,以及无线终端设备的层出不穷,对于无线网络,尤其是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络,802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用。 试想一下,在有线网络时代,用户的活动围受限于网线,无论到哪里必须要拖着长长的缆线,为寻找宽带接口而苦恼。为此,无线网络应运而生。和有线网络相比,虽然无线网络的带宽较小;相对目前的有限网络有较多的等待延迟;稳定性较差;无线接入设备的CPU、存以及显示屏幕等资源有限等缺陷。但无线网络可适应复杂的搭建环境,搭建简单,经济性价比强,并且最大的优点是可以让人们摆脱网线的束缚,更便捷,更加自由的沟通。 1.2主要研究机构 2015年无线路由器品牌排行前十位是:TP-LINK、华为、极路由、NETGEAR、D-Link、Tenda腾达、华硕、360、联想、思科。 2015年无线网卡品牌排行前十位是:TP-LINK、磊科、NETGEAR、迅捷网络、水星、B-Link、D-Link、Tenda腾达、TOTOLINK、华为。 2015年无线交换机品牌排行前十位是:华为、H3C、思科、锐捷网络、TP-LINK、D-Link、NETGEAR、中兴、磊科、Tenda腾达。 2技术现状及发展趋势 2.1无线网络技术主要方法 作为目前市场主流的WiFi无线网络技术,802.11n标准采用多入多出(MIMO)与正交频分复用(OFDM)技术,使得网络传输速率得到了极大提升。相比

基于无线传感网络的大型结构健康监测系统_尚盈

文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统 尚 盈 袁慎芳 吴 键 丁建伟 李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。 关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A  基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。 收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引 言 结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结 合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模 方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。 无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009

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