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1、一、无线传感器网络的概述1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网 络的体系结构示意图，组成部分（P1-2）定义：无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）是由部署在监测区域内大量的成 本 很低、微型传感器节点组成，通过无线通 信方式形成的一种多跳自组织的网络系统， 其目的是协作地感知、采集和处理网络覆 盖范围内感知对象的信息，并发送给观察 者 或者用户另一种定义：无线传感器网络（WSN）是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的 方式构成的无 线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监 测信息，并报告给
2、用户三要素：传感器，感知对象和观察者 任务：利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装 置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端， 从而达到对目标区域的监测体系结构示意图：Sink 节00网关O0O通信网0OOO00OO0OOOOOOO监测区域OOOO 任鴛:点传感器4点组成部分：传感器节点、汇聚节点、网关节点和基站2、无线传感器网络的特点（P2-4）1)大规模性且具有自适应性2)无中心和自组织3)网络动态性强4)以数据为中心的网络5)应用相关性3、无线传感器网络节点的硬件组成结构（P4-6） 无线传感器节点的硬件部分一般由传感器模
3、块、处理器模块、无线通信模块和能量供应 模块 4 部分组成。4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow公司的Mica系列节点（Mica2、Telosb） 的硬件组成（P6）5、无线传感器网络的协议栈体系结构（P7）1. 各层协议的功能 应用层：主要任务是获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件 传输层：负责数据流的传输控制网络层：主要负责路由生成与路由选择 数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制 物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能2. 管理平台的功能（1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源。（2）移动管理平台检测并注册传感
4、器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态 跟踪邻居的位置。（3）任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。6、无线传感器网络的应用领域（P8-9）1)军事应用2)智能农业和环境监测3)医疗健康4)紧急和临时场合5)家庭应用6)空间探索（ 7 ） 其他方面应用无线传感器网络面临的挑战（P13）（1）低能耗（ 2）实时性（ 3）低成本（ 4）安全和抗干扰（ 5 ）协作（ 6 ）灵活、自适应的网络协议体系（ 7 ）跨层设计无线传感器节点的限制：电源能量有限，通信能力有限，计算和存储能力有限二、无线传感器网络的关键技术：物理层、MAC层、路由、数据融合技术（这几部分没有讲，需
5、要自己自学了解相关内容，没讲的部分会以选择题的形式简单考核）、8、无线电波、 ISM 波段频谱 P15-169、无线传感器网络中节点的四种不同的状态及其能耗消耗对比10、无线传感器网络设计路由协议的重要目标，以及在设计路由协议是需要考虑哪些关 键问题？ P22-23重要目标：就是在传输数据的同时，最大限度地延长网络寿命，并且避免网络连通性 降低。关键问题：（ 1 ） 节点部署（ 2） 数据精确性前提下的能耗（ 3） 以数据为中心的数据报告模型（ 4 ） 鲁棒性与容错性（ 5 ） 网络动态性（ 6） 数据融合11、了解几种常见的无线传感器网络路由协议（平面路由）缺点，协议实现的基本思想？P23-
6、27（ 1） Flooding 与 Gossiping 路由协议a. Flooding路由协议缺陷：信息内爆，部分重叠现象，网络资源利用不合理b. Gossiping 路由协议缺陷：仍存在网络资源利用不合理和重叠现象（ 2） 定向扩散路由协议（3） LEACH路由协议（ 4）GRID 路由协议（ 5）SAR 路由协议12、无线传感器网络的数据融合的作用与基本思想：数据融合的作用：P41数据融合的基本思想：在从各个节点收集数据的过程中，利用节点本地的计算机和存储 能力处理数据，去除冗余数据，尽量减少网络内的数据传输量，提高数据采集效率，到 达减少能源消耗、延长网络生命期的目的。三、Zigbee协
7、议栈与Zstack开发（主要参考第二章2.9，及其补充的ppt以及实验例子代码）13、 常见的Zigbee芯片（纯射频芯片与SOC）与协议栈；14 、Zigbee 特点与 Zigbee 技术的应用领域15、Zigbee 无线网络结构；（星形、网状、树形簇状网络，）16、Zigbee无线网络设备类型、网络组成、协调器、路由器、终端的主要作用，Zstack 编译选项；17、Zigbee地址（64位IEEE MAC地址与16位zigbee短地址，广播地址、绑定通信 地址，协调器地址）；18、Zigbee Zstack编程框架（基本点对点通信常用函数、常用消息、SAPI框架的各种 函数）；（参考例子代
8、码）19、使用Zigbee协议栈进行开发的思路与进行应用程序通信的步骤；（王小强那本教材 pdf P37）四、数据管理技术20、无线传感器网络数据管理系统，以数据为中心、分布式网络数据库、设计目标（P86-89）设计目标：（1）网内节能性（2）查询实时性（3）高容错性（4）系统可扩展性（5）负载平衡21、无线传感器网络数据储存结构（P90-91）、包括各种结构的结构图、特点P90-9322、无线传感器网络数据管理的作用五、无线传感器网络的接入技术23、常见的几种接入网关技术 P14724、常见接入网关技术web模式、socketweb：WebserverTCP/IP! I -.1接收传感n.口
9、 *k/-1 it器经过综合 分析处理 启吞入数无线传感器网络嵌入式网关(Web Server)传感器节点Sink节点II Lfa 為I堀to基于Web的无线传感器网络网关 网关收集传感器采集来的数据，并把它们存储在数据库中。 用户通过 SQL 查询或网页的形式获取网关内存储的数据 。它能够提供HTTP服务，具有导出信息的功能,使远程 客户端能够对其进行监测和管理。它还可以执行一些 安全功能，如对用户和数据合法性的认证。基于Web的网关需要具备以下功能：对传感器采集数据 的融合，在Internet和WSN间进行灵活的查询管理， WSN高效的接入。嵌入式数据库sqlite、嵌入式web服务器bo
10、a六、无线传感器网络应用25、极端环境监测应用，使用的相关技术：26、厄瓜多尔火山监测及其系统架构27、生活习性监测：缅因大鸭岛实验、及其系统组成与结构28、动物追踪 ZebraNet29、基于 Zigbee 的智能家居以及利用所学过的知识综合提出针对某种场景的设计思路与方案七、Contiki 6L0WPAN30、31、6L0WPAN无线传感器网络结构fnternet/IPV66LR 16LRTEEE 802. 15.6LWPAContikiRPL6LR6LR图6LR6LR6LOWPAN 无线传感器网络 结构示意图IPV6物联网网关/Contiki边界路由6LBR32、33、Contiki I
11、PV6 无线传感网组网传感器节点边界路由节点运行网关程序及用户程序IPv6无线传感网组网示意图(IPv6-UDP)执行器节点Contiki6LoWPAN无线传感网通信框架32.PC Linux Contiki接入网关的配置方法IPV6节点与PC联网-实验流程：选择一个节点作为边界路由节点，下载rpl-border-router 固件选择一个节点作为普通数据发送节点，下载rpl-udp-client 固件 使用串口线连接边界路由节点与运行 Linux 的主机 在 PC Linux 系统( Instant Contiki )上开启边 界路由接口驱动程序 tunslip6 测试 PC 端到无线传感器节点的 ping6 测试； 在 PC Linux 机上运行 udp-server 数据接收程序 pc-server，接收来自节点的数据，并与节点交互Stm32 IPV6节点与PC组网示意图USB线tunO aaaa:laaaa:280:el02:57:d242aaaa:280:e 102:1 d:49cf普通RPL节点udp-clientRPL边界路由节点udp-scrvcr
