传感器网络
1.无线传感网的概念、组成
概念：
无线传感器网络是部署在监测区域的大量微型传感器节点组成的，并通过无线通信形成的自组织的多跳网络系统。其目的是协作感知，采集处理区域内信息并发送给管理者 。
无基础设施，自组织，无线多跳网
组成：
由无线传感器结点、汇聚结点、管理结点构成
- 无线传感器结点。被撒播在区域内，负责采集，处理分析，发送数据，同时作为路由者，把信息接力传递到汇聚结点。是微型嵌入式系统，作为传感器和网络通信结点。
- 汇聚结点。数据通过汇聚结点接入互联网、移动通信网络、卫星和无人机系统。一般为嵌入式基站，发射能力强。
- 管理结点。对数据进行处理判断，通常为一台计算机或嵌入式处理设备。
2.WSN与物联网、互联网关系
- 物联网是互联网基础上的延伸拓展
- 物联网是比互联网更庞大的网络，物物互联，和互联网连接。
- 物联网是各种传感器和互联网衔接的产物
- 物联网看成一个庞大传感网
- 物联网使用互联网技术实现物体的连接
- 传感网则利用物联网技术实现传感器和节点之间的连接。
- 物联网把传感器连接成传感网，通过互联网相互连接，形成一个全球性网络。
- 传感网也是一种物联网的应用场景，它是通过无线传感器来采集数据并进行分析处理，实现对环境的监测和控制。
- 可以理解为物联网是建立在互联网基础之上并且融合了大量传感技术，用于连接各种设备，实现设备之间数据共享，从而提供更多的服务和增强用户体验；而传感网则是物联网的一个应用场景，通过物联网技术实现对环境监测和控制等功能。可以说，物联网和传感网是包含关系，而它们和互联网之间则存在联系和依赖关系。
3.无线传感器节点的模块组成
模块 | 功能 |
传感器模块 | 信息采集模数转换 |
处理器模块 | 控制，存储，任务协调 |
无线通信模块 | 无线信号收发，mac访问控制，路由选择 |
电源模块 | 提供能量 |
4.WSN的路由协议分类
路由协议负责在源结点和目的结点之间寻找一条优化路径，并转发数据。除满足对服务质量和带宽要求，还要节能，延长整个网络生命周期。
路由协议分为：
- 以数据为中心的路由协议。对感知到数据按照属性命名，相同数据进行数据融合，减少冗余。典型协议(spin,dd)
- 基于簇结构的路由协议。网络分层路由协议，将传感器结点分为多个集簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成，多个簇头形成高一级网络，高一级网络又有簇头管理。形成多叉树结构。(LEACH,TTDD)
- 基于地理位置信息的路由协议。按地理位置进行路由选择，要么在一定地理位置，限制搜索路由范围，要么直接根据地理信息建立路由。（GAF,GPSR）
- 基于QoS的路由协议。考虑结点剩余电量，数据包优先级，时延，选择最合适发送路径。(SAR,SPEED)
5.zigbee技术的特点和性能指标
特点
- 低速率
- 低功耗(不换电池情况下，能工作几个月或几年)
- 低价格
- 组网灵活，没有指定组网路由协议,支持数百个结点。
- 安全： ZigBee 可以使用加密和身份验证功能确保网络的可靠性、保密性和完整性。
- 工作频段2.45GHz,这使得 ZigBee 能够不受其他设备的干扰工作，此频段无需申请许可证即可使用。
性能指标
- 工作频段：全球2.4GHz,美国915MHz,欧洲868MHz.
- 传输速率：20-250kbit/s
- 传输距离：10-75m
6.WSN的核心支撑技术，数据融合的作用
核心支撑技术
技术 | 特点 |
拓扑控制 | 自适应地将结点组织成特定网络拓扑形式，均衡结点能耗，优化数据传输。又分为功率控制算法和层次拓扑结构控制。 |
时间同步 | 利用时间同步协议，把时间信息传送到各个结点，使网络内所有时间与本地时间同步。时间同步分类：排序，相对同步，绝对同步，外同步，内同步，局部同步，全网同步。 |
数据融合 | 数据融合是指将多份数据进行处理，组合出更有效，更符合用户需求的数据的过程。根据融合前后信息量变化，分成有损融合和无损融合。按数据来源分局部融合、全局融合。按操作级别，数据级融合、特征级融合、决策级融合。 |
数据融合的作用：(减少冗余)
- 节省能量。因为相邻结点信息存在冗余，所以中间结点在转发数据前，先对数据进行综合，去掉冗余信息。
- 获得更准确的信息。仅收集少数结点数据不能保证准确性，对多个结点综合提高精度。排除错误信息。
- 提高数据收集效率。减少数据量，减轻网络拥堵，降低延迟，冲突碰撞，提高无线信道利用率。
