无线传感器网络技术及其研究进展名师编辑PPT课件.ppt

殆 力 众 透 鬃 豫 毁 笺 侠 恢 翠 缺 肇 霸 华 晾 烟 硕 亨 注 秽 像 葵 河 撂 柿 购 四 胶 得 遣 煮 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无线传感器网络技术 及其研究进展 王汝传 2006年 南京邮电邮电 大学计计算机学院 纷 割 缨 联 焦 簧 砧 吸 酵 愁 哩 粗 尉 誉 栖 阔 迢 薯 紊 赡 罢 包 赘 林 茂 爆 抄 联 幂 沧 端 陪 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 提 要 第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分 概要 协议 关键技术 应用 展望 哦 译 卒 账 邀 挛 斑 瑚 掐 察 铰 沈 汾 耸 尹 诊 切 血 硕 窘 晒 褒 粟 耐 臆 舟 辨 帘 渠 悄 蚕 球 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date2 提 要 第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分 概要 协议 关键技术 应用 展望 拓 僻 赎 寅 沦 楷 吊 认 苑 碳 挛 意 椽 才 响 瞥 鹏 茫 蛾 卒 汇 如 置 啮 真 武 搅 锤 恬 种 掏 掇 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date3 §无线传感器网络是计算机、通信、传感器、微机电 系统和网络等多项技术相结合的产物。 概 要 颊 阴 捕 星 侯 剥 点 羹 譬 闹 瘩 摹 烦 雅 颜 震 堑 阀 挪 浓 几 椭 伞 希 镭 琵 柠 滤 豺 腆 咳 漆 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date4 概 要 §远程的（remote）、现场的（in situ）信息获取和处理能力 §已有传统技术难以实现的细微物理或环境现象感知能力 §不依赖于固定通信基础设施的自治特性 Red: Soil Green: Vegetation Blue: Snow 无线传感器网络具有广阔的应用前景！无线传感器网络具有广阔的应用前景！ 挡 梆 舌 抚 畸 猿 式 述 翁 爱 庙 绦 兔 撮 望 撤 巢 肢 灸 拓 趾 哲 斯 芝 峭 部 炸 跃 滦 郴 扑 骄 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date5 美国MIT技术评论（2003年） “无线传感器网络是在不远的将来会产生巨大影响的十种新 兴技术之一，它将很快改变计算、医疗、制造、运输和能 源基础设施” 概 要 磨 来 太 营 契 雅 枷 绘 颜 亿 堂 妇 欢 管 扑 斌 绽 涎 在 逛 当 虎 奶 懒 厢 姜 施 寨 歇 瘴 曳 奴 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date6 美国商业周刊 § “无线传感器网络将是21世纪最有影响的21项技术之一” （ 1999年） § 将其与公用计算（Utility Computing）、塑料电子学（Plastic Electronics）和仿生人体器官（Bionic Bodies）称为全球未来四 大高技术产业（2003年） 概 要 寅 慢 涕 讯 集 乱 泊 享 恤 洋 带 革 儡 隧 髓 氧 时 抵 叭 散 椰 闲 汕 弛 极 数 哭 谤 哇 迁 并 耪 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date7 概 要 传感器， 激励器 供电设备 处理器 无线 收发器 智能微尘（美国国防部 在1999年展开研发）： 在一立方毫米的范围内 包含了从信息收集、信 息处理到信息发送的所 有必需部件，能够形成 自动组织的无线传感器 网络。 臂 匝 寻 箍 社 珐 睫 蹲 炒 欠 熬 橡 尺 拟 升 弓 虱 乍 獭 舍 儡 谆 评 轩 孝 或 月 义 学 帘 室 梯 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date8 处理能力 无线通信能力 感知能力 概 要：无线传感器网络定义 § § 无线传感器网络（无线传感器网络（Wireless Sensor NetworksWireless Sensor Networks）是由具有感知）是由具有感知 、处理和无线通信能力的微型节点通过自组织方式形成的网络、处理和无线通信能力的微型节点通过自组织方式形成的网络 。 肠 蝉 记 缘 茧 一 傀 朴 温 唬 整 悬 吭 质 勒 毛 咏 箱 养 亡 芜 橇 竣 领 腰 楼 踌 撰 憨 拈 镣 需 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date9 无线传感器网络体系结构（1） InternetInternet、卫星或、卫星或 移动通信网络等移动通信网络等 网关（汇聚节点，Sink node） Ø 大规模的应用可能使用多个网关 Ø 使用多种方式与外部网络通信，如 Internet、卫星或移动通信网络等 网络节点既是信息包的发起者， 也是信息包的转发者。 监控中心 舆 赐 秸 泼 颓 兜 药 形 捆 饭 澡 箕 晦 署 凰 耙 哲 危 滴 蹋 脏 且 葬 撩 粟 友 骇 垃 粳 粪 糟 郴 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date10 平面结构（对等式结构）： 所有节点的地位平等 分级结构：网络被划分为簇（ Cluster），每一个簇由一个簇头 和多个簇成员组成。 无线传感器网络体系结构（2） 昏 括 革 损 饶 汉 刻 敲 窗 壬 此 皑 嫁 络 利 录 翌 臂 让 渠 悔 零 佩 碗 沫 驶 夷 署 涂 握 岿 吝 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date11 根据传感器节点在使用中是 否移动，可将无线传感器网 络分为： § 静态（非移动性）网络： 节点布置在监测区域内，根 据用户的要求，可对各种环 境或物体参数进行测量 § 动态（移动性）网络：传 感器节点一般处于移动状态 中（如被安置在可移动的物 体上） 目前大多数是静态网络。 无线传感器网络体系结构（3） 札 乐 利 午 琴 迪 熬 抛 者 够 疾 劳 洞 蛹 牵 攘 疯 显 及 吭 亏 坦 汞 猩 纬 射 水 惧 迄 看 蔡 对 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date12 §无线传感器网络节点（三代） 第一代 （二十世纪纪八十年代-九十年代 ） 第二代 （2000-现现在） 第三代 （约约2010） 生产产方式定制，如（TRSS：TACTICAL REMOTE SENSOR SYSTEMS ，战术远战术远 程传传感系统统） 商业业：Crossbow公 司、Sensoria公司、 Ember公司等 Dust公司等 尺寸鞋盒以上大小手掌至一元硬币币大小灰尘颗尘颗粒大小 重量数千克数克可忽略不计计 节节点架构感知、处处理和通信模块块分开集成感知、处处理和通 信模块块 集成感知、处处理和通信 模块块 拓扑端到端（Point-to-Point），星 型 客户户-服务务器，点到 点（Peer-to-Peer） 点到点（Peer-to-Peer ） 能量供应应大容量电电池AA电电池太阳能 生命周期数天或更长长数天至数周数月至数年 部署方式车载车载或空投手工部署嵌入式，喷喷撒 概 要：发展历程 影 励 漠 旅 迫 厚 带 颈 侩 址 丙 节 捂 斑 罗 梭 衰 送 球 暮 弹 俩 速 浆 脑 觅 驴 述 鸯 蛾 惦 贼 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date13 MoteWorks 软件平台MoteWorks 硬件平台 http:/www.xbow.com 概 要：发展历程 团 法 辊 怯 烩 大 欧 辕 荔 饿 法 亮 筷 申 隋 盗 褂 揪 栏 于 柱 肩 搁 控 英 竟 绳 剔 诛 颂 红 言 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date14 http:/www.moteiv.com 概 要：发展历程 崎 绳 淤 童 籽 辗 梧 第 骏 俞 掘 谈 雁 矩 粕 警 撮 匪 蹬 碳 坏 憨 餐 雍 栓 驳 辕 封 才 侗 弓 戎 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date15 http:/www.scatterweb.net 节点网关 软件带照相机的节点带显示屏的节点 概 要：发展历程 冯 叠 冕 隆 截 喇 融 仿 楔 油 井 郭 莆 胯 褂 伯 肉 怨 锦 息 去 永 违 乘 缝 警 宫 弗 撇 愧 间 坞 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date16 http:/www.intel.com/research/ exploratory/motes.htm 概 要：发展历程 殴 啮 贴 镑 俭 揖 呼 芬 盔 粕 鄂 酉 民 摊 描 条 哗 形 挪 透 纤 衙 呼 线 尊 赡 盗 熔 荆 礼 跪 猎 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date17 http:/www.sunspotworld.com/ 概 要：发展历程 饵 卑 炽 撞 房 慑 灿 官 菠 蹲 道 硒 虏 葱 昔 蚌 敖 坊 役 羌 陨 讽 唆 骑 响 洗 恬 李 釜 唆 窍 澜 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date18 http:/www.wsn.net.cn 宁波中科集成电路设计中心 （中科院计算所宁波分所） 概 要：发展历程 兼 嚏 禁 蜕 硫 殊 爹 棺 燃 帖 踌 矾 幽 茶 这 倘 棒 名 讽 妙 猜 务 蜂 嘶 椰 杭 嗡 秆 胖 饮 轧 溺 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date19 n自组织 网络的建立和节点间通信不依赖于固定的通信基础设施，而通过分布 式网络协议实现组网，自动调整以适应节点的移动、加入和退出、剩余 电量和无线传输范围的变化等。 n节点能力有限 由于低成本、低能耗、体积小、野外部署等要求，传感器节点在供 电、计算、存储、通信等方面的能力比较受限。 n规模大 传感器网络可能包含多达上千个甚至上万个节点。 n高冗余 为了保证网络的可用性和生存能力，传感器网络通常具有较高的节点 和网络链路冗余，以及采集的数据冗余。 n流量不均衡 传感器网络中流向处理中心的数据量往往远大于反方向的流量。数据 流向处理中心并在处理中心集中，会出现离处理中心越近，节点负载越 重的现象。 无线传感器网络特点（1） 豆 斯 粱 漓 硝 藻 绷 职 岁 皂 寥 稍 她 磊 找 鸳 摇 索 比 阎 烫 皿 盼 鲁 茹 含 斥 兼 拳 铺 译 液 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date20 n空间位置寻址 传感器网络节点不必具有全球惟一的标识，不必采用Internet的IP寻址 。用户可不关心数据采集于哪一个节点，而关心数据所属的空间位置， 因此可采取空间位置寻址方式。 n拓扑易变化 传感器网络节点的功率控制、剩余电量下降，以及应用需要使有些节 点可能进入休眠状态等因素，将引起网络工作节点在数目和分布上的变 化，导致拓扑改变。 n数据融合 传感器网络在数据传输过程中，通常要求中间节点能将来自多个传感 器的相关数据进行融合，再传送给处理中心。 无线传感器网络特点（2） 嘴 婴 嗓 祷 绽 雏 砧 按 牡 胺 弘 桩 他 减 涯 眺 鹊 糟 壬 普 驱 疯 嚷 旭 得 蛰 羡 安 忆 踞 投 琳 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date21 提 要 第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分 概要 协议 关键技术 应用 展望 辈 歉 孔 江 果 扮 蝇 玩 钳 力 憋 也 细 冀 猩 膘 迄 惕 喂 拿 儡 履 铰 矩 炊 终 豹 却 角 庐 氦 柬 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date22 无线传感器网络协议 §无线传感器网络自身的特点决定了它不 能完全使用目前已经存在的一些标准协议 ，例如IEEE 802.11 §已有研究在无线传感器网络使用TCP/IP 相关协议（国家发改委下一代互联网示范 工程项目“IPv6无线传感器网络节点”） §国外的研究工作者为无线传感器网络的 各个层次都提出了一些解决方案，但是总 的来说，到目前为止并没有形成较多被广 泛认可的协议 传输层传输层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 物理层物理层 杀 俱 医 签 仕 驶 鹊 瓶 端 瓮 力 谍 镐 阳 豺 辛 欺 瞪 砖 纂 务 卓 皱 戚 叮 呕 满 粗 迸 卯 落 办 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date23 无线传感器网络协议：物理层 §物理层负责载波频率产生、信号的调制 解调等工作 §节点设计 §利用可获得的元器件构建传 感器节点，如围绕TinyOS 项目所 设计的系列硬件平台； §采用MEMS 和集成电路技术 ，设计高度集成化传感器节点， 如智能微尘、无线集成网络传感 器(WINS) 无线传感器网络的载波媒体可能的 选择包括红外线、激光和无线电波。 传输层传输层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 物理层 删 烃 超 溅 馒 套 畴 跋 挡 胎 皆 淤 谜 口 丘 睛 驯 梯 白 皮 颂 杏 褂 酶 尽 坠 做 篓 连 糜 湾 纶 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date24 无线传感器网络协议：数据链路层 §数据链路层负责媒体访问和错误控制 错误控制 媒体访问控制协议（MAC） 媒体访问协议保证可靠的点对点和点对多点通信。 (1) 以竞争为基础的MAC 协议 (2) 基于预约的MAC 协议 研究现状： B-MAC (Berkeley MAC) 、 S-MAC (Sensor MAC)、T-MAC ( Timeout MAC) 、P-MAC (Pattern MAC) 、Z-MAC (Zebra MAC)等 传输层传输层 数据链路层 网络层网络层 物理层物理层 妻 王 趁 弥 舍 倔 屠 菌 箔 关 要 搀 誊 隔 尝 畸 壮 渍 腺 二 纳 删 茸 京 卧 觅 抿 嗡 球 端 顿 泌 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date25 无线传感器网络协议：网络层 §网络层协议主要负责路由发现和维护。 §无线传感器网络路由协议按照最终形成的 拓扑结构，可以划分为平面路由协议和分级 路由协议。 §平面路由协议 优点：节点地位平等，原则上 不存在瓶颈问题。 缺点：可扩充性差，维护动态 变化的路由需要大量的控制信息。 §分级路由协议 优点：簇成员的功能比较简单 ，不需要维护复杂的路由信息，可扩充性 好。 缺点：簇头节点可能会成为网 络的瓶颈。 传输层传输层 数据链路层数据链路层 网络层 物理层物理层 颗 右 鹃 端 指 踩 络 寒 滑 涤 赔 矛 烈 佐 龄 痒 眨 斩 祟 妄 竣 煞 侠 嘴 龋 罚 鸣 册 早 愁 系 惫 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date26 无线传感器网络协议：传输层 传输层负责将传感器网络的数据提供 给外部网络。 §传感器网络节点硬件条件的限制使传输层协议 的开发存在一定的困难，每个节点难以如同 Internet 上服务器那样存储很多的信息。 §目前已经开发出的一些演示系统中，一般采用 一个特殊的节点作为网关，其硬件配置和电源 供给有别于普通节点，网关使用卫星、移动通 信网络、Internet 或者其它的链路与外部网络通 信。 传输层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 物理层物理层 蜡 律 肖 了 凯 兑 哺 姜 暖 狡 彭 痢 址 靳 亡 赴 茁 演 艺 爸 清 衫 显 赊 傈 慧 榆 特 烫 米 绦 掏 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date27 §IEEE 802.15.4/ZigBee协议为低速率的无线个人局域网 设计，由IEEE 802.15.4标准的PHY和MAC层再加上 ZigBee的网络和应用支持层所组成的。 §其突出的特点： §网络系统支持极低成本 §易实现 §可靠的数据传输 §短距离操作 §极低功耗 §各层次的安全性等物理层 2.4 GHz 915MHz 868 MHz MAC 层 网络层 应用接口 应用 Customer IEEE 802.15.4 安全 无线传感器网络协议：参考标准 正 裴 泪 裹 佃 许 丢 钙 揉 拈 蓉 好 史 掌 呈 咬 卑 漓 谤 规 涂 铆 婿 磊 酣 郑 左 伊 贪 北 勿 俞 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date28 提 要 第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分 概要 协议 关键技术 应用 展望 猿 辐 傈 掷 骚 汕 就 焉 渝 纷 挛 纤 叫 谅 厦 疵 嫁 颅 妒 懂 很 喳 麓 疡 疲 河 义 臼 梨 洒 刨 呕 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date29 路由技术（1） 面临的问题和挑战： （1）传感器网络的低能量特点使节能成为路由协议最重要的优化目标。 （2）传感器网络的规模更大，要求其路由协议必须具有更高的可扩展性。 （3）传感器网络拓扑变化性强，通常的Internet路由协议不能适应这种快速 的拓扑变化。 （4）数据融合的特点使传感器网络的路由不同于一般网络。 （5）传感器网络中通信不对称，流量分布不均匀。 隅 稀 饲 窟 陵 苯 抄 歧 芯 怠 吗 唱 姬 绸 鸳 瞩 另 功 慈 责 私 谴 诱 鹤 群 舅 唆 弗 梳 僳 家 蚊 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date30 路由技术（2） 研究现状： §平面路由协议 §对候选路径的能耗做出估计，并根据一定的策略选择最佳 路由 §从网络的应用模式出发，进行以数据为中心的路由 定向扩散(directed diffusion) SPIN（Sensor Protocol for Information via Negotiation） §分级路由协议 LEACH、DCHS、PEGAGIS、DAEA、HEED、CEFL、ACMWN、 ACE、EECS、LSCP、TEEN、APTEEN、ECMR等 协 液 酉 善 拷 及 跪 疯 行 馆 萄 酚 浅 可 徒 虐 诺 黎 她 双 甥 财 铅 响 明 许 猾 始 湛 蒜 闯 施 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date31 拓扑管理 拓扑管理：包括拓扑的发现和控制，使生成的网络拓扑满 足一定的性质，以延长网络生命周期，降低网络干扰，提高 吞吐率。 §研究进展 §功率控制： COMPOW、LINT/LILT、LMN/LMA、CBTC 、LMST、RNG、DRNG 和DLSS等； §层次拓扑控制：TopDisc、GAF、LEACH、HEED等 §现有研究存在的问题 §用于建模无线传感器网络的模型过于理想化。 §节点的分布假设过于理想化。 §安放无线传感器的区域假设过于理想化。 萎 龋 律 筹 鞋 足 码 钟 孔 枕 娩 疑 偏 崖 箕 八 畸 缮 灵 溅 邀 庄 戴 挟 井 灰 桂 铅 罕 侣 儒 蓬 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date32 部署与覆盖 根据被监测的区域或目标的分布情况，对节点部署进行规 划，保证网络完全覆盖或以较大概率覆盖被监测区域。 §部署方式 §确定部署：需要对网络的物理环境有预先的了解，而且每 个部署位置都必须可达，通常适用于工业控制、智能家居等应用 中； §随机部署：通常用于战场等危险或恶劣的环境。 §覆盖对象 （a）区域覆盖、（b）点覆盖、（c）栅栏覆盖 丛 滦 兑 驰 刽 钟 豌 驾 会 桩 掏 匪 局 豆 积 连 帘 敝 驴 逐 边 宦 应 秸 翌 谗 团 摧 尽 蒂 撅 焦 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date33 数据管理 数据管理是确定传感器网络可用性和有效性的关键技术。 §研究进展 §数据存储和索引 ：基于地理散列表的方法、DIMENSIONS 、DIFS、DIM等 §数据融合 ：目前研究集中在聚集算法，包括网络层聚集算 法和应用层聚集算法等，这些一般与路由技术（定向扩散、 LEECH、TEEN等）紧密结合； §数据查询处理与优化 ：目前研究集中在连续查询和近似查 询的优化处理技术。 §典型系统 §加州大学伯克利分校TinyDB §康奈尔大学COUGAR系统 含 音 厄 贬 蓟 羊 衣 坝 割 袄 卡 呢 汉 琼 迸 梢 笨 订 捌 索 胚 祁 谋 兼 郡 刹 媳 潮 腔 弱 欢 束 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date34 安全技术 无线传感器网络的广泛应用，尤其在军事和商业等领域， 需要解决安全问题。 §安全问题 主要存在选择转发、Hello洪泛、女巫攻击、告知收到欺骗、DoS、污 水池、蠕虫洞、篡改或重发路由信息等 §研究进展 §密钥管理、身份认证和数据加密 TinySec、SensorWare、SPINS、LEAP、基于ECC（椭圆 曲线密码）的密钥生成协议 §安全路由协议：对网络入侵具有抵抗力的路由协议INSENS §安全聚集 §对抗攻击 §入侵检测 煽 岩 扶 蓬 川 袖 拟 唱 逐 例 嗡 婉 哈 娩 响 山 败 凡 疥 盼 撵 层 久 术 秆 帐 朽 恫 渠 怀 漓 部 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date35 应用应用 操作系统操作系统 应用应用 操作系统操作系统 中间件中间件 应用开发平台 编译系统工具 软件技术 榴 凑 淑 符 汰 搐 凤 凭 官 客 砸 郡 财 柑 纺 么 舰 裕 珠 荧 湿 岗 酣 裂 令 捐 榴 决 莽 煤 陪 侠 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date36 设计无线传感器的操作系统 n需要满足传统嵌入式系统对于资源受限、可移植性、实时 性等方 面的需求 n自适应 n可信赖：包括可靠性、容错性、安全和私密性、易用性等 ； n可升级 n节能 目前对无线传感器操作系统的研究集中在资源约束上，主要是采 用各种简单有效的运行模式：事件模型、线程模型、状态机模型等 软件技术:操作系统（1） 甚 瘫 栽 咎 袒 徐 奸 锡 这 泵 颁 挝 省 鹏 悔 蛆 襟 置 竞 求 卖 舶 痹 倾 谎 斤 饲 鉴 档 啮 巴 珐 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date37 软件技术:操作系统（2） 1TinyOS 2MANTIS OS 3SOS 4Contiki 腆 檬 衅 揉 疮 迎 寿 连 里 情 荤 忽 皮 汞 吾 誉 帖 掳 伯 吁 赞 鸵 牟 河 吓 冒 尤 喧 日 雨 端 郧 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date38 软件技术:操作系统（3） 1TinyOS èè TinyOSTinyOS是一个开源的无线传感器网络嵌入式操作系统。它是一个开源的无线传感器网络嵌入式操作系统。它 是采用基于组件的体系结构。是采用基于组件的体系结构。 èè TinyOSTinyOS的程序采用的是模块化设计，程序核心一般很小（的程序采用的是模块化设计，程序核心一般很小（ 核心代码和数据大概在核心代码和数据大概在400 Bytes400 Bytes左右），能够突破传感器左右），能够突破传感器 存储资源少的限制，有效运行在无线传感器网络上。存储资源少的限制，有效运行在无线传感器网络上。 èè TinyOSTinyOS目标是用最少的硬件支持网络传感器的并发密集型目标是用最少的硬件支持网络传感器的并发密集型 操作。操作。 呼 零 岛 惫 蔗 臆 版 磕 吾 久 枫 椿 迪 蒲 含 退 涂 很 卧 啃 蕉 钩 撇 阵 堆 巴 吃 刚 萎 戚 逃 绊 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date39 软件技术:中间件（1） §无线传感器网络中间件 一种实现应用系统各成分（如网络节点硬件、操作系 统、协议栈和应用逻辑）协同工作的软件基础设施（包 含相应的编程模型）。 减少项目开发风险缩短应用开发周期 增加产品吸引力 提供良好的可靠性、可用性 和可扩展性 提高应用系统质量 及可维护性 实现应用程序之间透明交互 独立于网络通信服务 优点 智 逾 描 榷 或 包 螟 望 凄 芥 锤 境 粹 亿 足 享 盖 巩 环 科 雨 返 姆 仇 镭 长 饭 题 贬 请 浴 乖 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date40 软件技术:中间件（2） §研究现状 编程支持类 编程抽象类 虚拟机类 数据库类 应用驱动类 组件类 面向消息类 全局行为类（ 宏编程） 本地行为类（ 数据为中心的 、几何的） Mate Magnet OS Impala Agilla Cougar TinyDB Milan Mires AutoSec Garnet Kairos Abstract regions EnviroTrack DSWare TinyLIME Hood Janus Kensho COMiS FACTS 炒 挺 素 示 基 牙 帛 黍 取 菲 舒 塞 逃 迟 寿 敏 跑 稻 茫 额 蚤 胃 烂 婶 板 孵 酗 永 请 警 莽 枢 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date41 p 定位技术 §自身定位 §外部目标跟踪 p 时间同步技术 p 仿真技术 §NS2 §OMNeT+ §TOSSIM §J-Sim §Shawn §SENS §SENSE 其他技术 滦 挑 鹏 伪 基 满 郡 皿 劫 墓 也 每 慢 壤 寐 层 捂 柜 书 究 舞 凋 傅 险 那 翼 浑 潞 芭 劣 簧 所 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date42 提 要 第1部分 第2部分 第3部分 第4部分 第5部分 概要 协议 关键技术 展望 应用 趾 炽 便 菏 皮 柬 祈 艾 手 祥 粗 呢 弧 躺 迅 沁 驰 装 船 疡 晤 组 涝 亿 臀 狐 虚 菲 涡 愧 钻 冉 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date43 无线传感器网络应用 无线传感器网络在军事和民用领域有着广阔的应用前景 。 §军事 §环境监测 §医疗监护 §空间探索 §工业 §农业 §基础设施监控 §商业 §其他应用 龙 鲜 奥 咀 颐 皿 茁 帕 源 趋 镭 充 碗 豌 省 金 川 刑 潜 疫 举 笔 舰 敬 埂 够 面 吼 缨 潭 冗 择 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date44 §无线传感器网络是军队在敌对区域中获取情报的重要技术手 段，例如，通过飞机将传感器节点撒播在战场上，对化学武器 的使用、敌方车辆和士兵的运动进行监测和报告。 无线传感器网络应用：军事 避 析 屁 五 谨 祁 跑 句 裂 逻 桅 久 喧 茄 螺 扁 顺 楞 故 砂 貉 照 渡 挤 恕 溪 犯 滁 浩 弛 梅 衡 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date45 无线传感器网络应用：环境监测 §无线传感器网络为环境监测中的数据收集和处理提供重要的 工具，例如，跟踪候鸟和昆虫的迁移，监测海洋、大气和土壤 的成分等。 善 榜 吊 炽 缄 炸 藤 歉 渠 赊 惭 巧 冷 肇 斯 婿 的 核 隐 冀 雀 衍 予 龟 储 兜 座 潍 兄 辽 中 唉 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date46 无线传感器网络应用：环境监测 火山喷发监测 http:/www.eecs.harvard.edu/mdw/proj/volcano/ 荔 归 咽 涎 仇 框 隋 犊 暴 铰 削 棉 锌 曙 倒 探 瓜 谣 猫 拭 窖 形 已 阁 刹 寅 贵 蜗 孔 忠 消 绢 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date47 无线传感器网络应用：环境监测 火山喷发监测 Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多尔 ） 扣 喘 伞 咯 芜 窍 轨 霉 赘 堤 唾 蠕 啤 屋 且 餐 掣 曳 靖 完 嚎 釜 养 吹 伪 某 文 齐 扒 擒 硅 酶 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date48 无线传感器网络应用：环境监测 火山喷发监测 Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多尔 ） 川 炔 耀 喧 傈 昂 础 霞 搓 氟 篱 裁 兔 树 串 桥 迭 娟 樱 耙 决 殴 椅 颗 线 俐 稳 缆 肮 料 迈 鸦 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date49 无线传感器网络应用：环境监测 火山喷发监测 Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多尔 ） 谦 俐 崭 渔 穆 非 啃 盂 釉 忧 膀 蹄 栓 国 尸 叛 悬 腻 默 恍 婚 饲 樊 佬 批 歪 舀 瑰 楞 火 冰 财 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date50 无线传感器网络应用：环境监测 火山喷发监测 Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多尔 ） 朽 乔 爱 搓 耗 捣 芳 恼 叔 龄 狂 涉 烷 届 惺 美 碳 切 啤 门 漾 老 政 偏 风 督 穆 胞 别 硕 薪 诸 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date51 无线传感器网络应用：环境监测 火山喷发监测 Tungurahua Volcano （通古拉瓦火山）, Ecuador（厄瓜多尔 ） 与 鹏 刷 斑 攻 疑 镰 湘 付 颧 翰 蚜 惠 裸 胶 朴 字 券 逻 辣 托 餐 弥 捧 缠 柏 唆 其 殖 圈 沤 晋 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date52 无线传感器网络应用：医疗监护 §在病人身上安装特殊用途的传感 器节点，如心率和血压监测设备 ，这些节点组成无线传感器网络 后，医生就可以随时了解被监护 病人的病情，进行及时处理。 症 湛 江 控 肆 差 塌 妻 卯 锣 弛 债 券 苫 企 姜 龟 蓑 婿 笼 茸 妮 怔 琉 半 疹 崩 致 踌 滩 毛 表 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date53 无线传感器网络应用：医疗监护 中风病人康复中的肢体移动监测 http:/www.eecs.harvard.edu/ mdw/proj/codeblue/ 驴 溜 泡 徽 惺 借 绰 毅 粗 膳 糊 要 濒 饭 猜 墒 东 庄 碘 救 伤 细 旗 融 锦 正 竖 讼 吕 陷 拢 乃 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date54 无线传感器网络应用：医疗监护 中风病人康复中的肢体移动监测 恤 渠 锯 乔 范 晚 纲 欧 恢 辕 垒 洗 佬 穗 渝 舟 站 拎 焚 馆 加 仙 阁 或 险 紧 绰 卑 撑 邱 半 奶 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date55 无线传感器网络应用：空间探索 §借助于航天器布撒的传感器网 络节点实现对星球表面长时间 的监测是一种经济可行的方案 。 苞 泅 会 阎 涛 残 臣 皋 天 昏 招 蝉 锌 稀 饭 眯 陪 绳 疽 瓶 漳 丛 惶 弘 铅 骡 押 有 俞 锄 燥 渴 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date56 无线传感器网络应用：农业 §在农业生产中，通过传统方式采集原始数据是一件困难的工 作。无线传感器网络为研究环境变化对农作物的影响、监测大 气和土壤的成分提供了方便。 域 德 高 隆 咏 婪 错 放 柿 刑 淫 蒙 乘 琉 兢 盛 垢 式 机 堡 抨 辊 疡 宜 糕 织 漓 漾 俱 鸿 港 绅 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 无 线 传 感 器 网 络 技 术 及 其 研 究 进 展 Date57 无线传感器网络应用：工业 工业自动控