无线传感器网络介绍 University Outreach Programs in China 蒋清野（John） Sun 中国技术社区，高级经理 John.Jiang@Sun.Com http://www.qyjohn.net/ Qingye Jiang (John) Senior Manager Sun Developer Network, China 1

传感器 Q：举例说明什么是有源传感器，什么是无源传感器？ Q：为什么需要输入能源？ 测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可自动测量的电信号。 Q：举例说明什么是有源传感器，什么是无源传感器？ Q：为什么需要输入能源？

传感器工作原理 Q：如上这些传感器的工作原理是什么？ Q：转换后的能量通常用什么形式来表示？ 将一种形式（难以被自动测量）的能量转换成另外一种形式（容易被自动测量）的能量。 Q：如上这些传感器的工作原理是什么？ Q：转换后的能量通常用什么形式来表示？

传感器系统 Q：信号整形器的作用是什么？A/D转换器的作用是什么？ Q：什么叫测量误差？A/D转换有什么潜在的问题？ 具备某种信息处理能力（模拟或数字）的传感器的组合。 具备A/D转换接口，能够直接输出数字信号的传感器系统经常被称为数字传感器。 Q：信号整形器的作用是什么？A/D转换器的作用是什么？ Q：什么叫测量误差？A/D转换有什么潜在的问题？

传感器网络 Q：潜在的问题是什么？ Q：有哪些改进的可能性？ 将多个传感器系统组成网络，可以同时获取多个、多种传感器的信息，以满足远程数据采集与处理的需求。 第一代 计算机 信号线 传感器 第二代 计算机 RS232/RS485 传感器与控制器之间采用的是一对一的I/O连线，连线间传递的是模拟信号（4－20mA的电流或者24VDC的电压）。 传感器 传感器 Q：潜在的问题是什么？ Q：有哪些改进的可能性？

传感器网络 Q：潜在的问题是什么？ Q：有哪些改进的可能性？ 将多个传感器系统组成网络，可以同时获取多个、多种传感器的信息，以满足远程数据采集与处理的需求。 第三代 现场总线 RS232/RS485 传感器 所有传感器配备RS232/RS485接口，采用串行通讯方式接入现场总线，现场总线上传递的是数字信号。 Q：潜在的问题是什么？ Q：有哪些改进的可能性？

传感器网络 将多个传感器系统组成网络，可以同时获取多个、多种传感器的信息，以满足远程数据采集与处理的需求。 第四代 局域网／广域网 网络接口 传感器 所有传感器直接配备网络接口，采用通用的组网协议接入局域网或者是广域网。 采用无线网络接口，通过自组网方式组成网络的传感器网络，就是我们所通常认为的无线传感器网络。

四个阶段 Q：在传感器网络发展的不同阶段，分别解决了什么问题？ Q：哪些重要因素（技术）促进了传感器网络的发展？ 点覆盖，线覆盖，面覆盖，域覆盖。 Q：在传感器网络发展的不同阶段，分别解决了什么问题？ Q：哪些重要因素（技术）促进了传感器网络的发展？

计算设备结构比较 传统计算机/工作站 无线传感器网络节点 无线传感器网络节点的传感器、致动器和无线模块与传统计算机设备的输入设备、输出设备和通讯模块具有相似的功能。 无线传感器网络节点其实就是传统计算机设备的一种延伸。

计算设备的演变 Q：在传感器网络发展的不同阶段，分别解决了什么问题？ Q：哪些重要因素（技术）进了传感器网络的发展？

传感器网络技术的发展历程

传感器网络技术的发展历程

无线传感器终端 WSN 体系结构 动态协议栈体系结构 层次型体系结构 自适应体系结构 可编程体系结构 自管理体系结构 自恢复体系结构 多任务体系结构 代理型体系结构

无线传感器终端 WSN 设计要点 节点资源的有效利用 支持网内数据处理 支持协议跨层设计 增强安全性 支持多种协议 有效的资源发现机制 可靠的低延时通讯 容忍延时的非面向连接通讯 开放性

无线传感器网络的研究方向

无线传感器网络的研究方向

WSN设计：硬件选型 处理器： 存储器： 传感器： 通讯模块： －低功耗 －低处理能力 －固态存储 －容量有限 －数字型 －小功率 －低速率 －短距离

WSN设计：操作系统选型 WSN节点对操作系统的特殊要求： WSN节点中常用的操作系统： 1、节点的计算资源有限，需要尽可能的减少系统开销； 2、节点由电池供电，且要求较长的工作周期，需要系统的电源管理策略； 3、节点的各模块之间需要一定的调度协调机制，同时支持并发控制； 4、观测任务需要高度实时性。 WSN节点中常用的操作系统： 1、TinyOS (UC Berkeley) 2、Mentis OS（U. Colorado） 3、SOS（UCLA）

WSN设计：通讯协议选型 WSN节点对操作系统的特殊要求： WSN节点中常用的操作系统： 1、节点的计算资源有限，需要尽可能的减少系统开销； 2、节点由电池供电，且要求较长的工作周期，需要系统的电源管理策略； 3、节点的各模块之间需要一定的调度协调机制，同时支持并发控制； 4、观测任务需要高度实时性。 WSN节点中常用的操作系统： 1、TinyOS (UC Berkeley) 2、Mentis OS（U. Colorado） 3、SOS（UCLA）

WSN设计：通讯协议选型 IEEE 802.15.4（ZigBee） IEEE 802.15.1 （蓝牙） 1、功耗低 1、功耗低 2、成本低 3、延迟短 4、规模大 5、更安全 6、距离长 IEEE 802.15.1 （蓝牙） 1、功耗低 2、成本高 3、延迟短 4、规模小 5、不安全 6、距离短

WSN设计：通讯协议选型

WSN设计：通讯协议选型

WSN设计：网络设计 WSN与Ad Hoc网络

WSN设计：网络设计 WSN、Ad Hoc网络、无线宽带

PC-104和UCB Mote Q：不同平台的优缺点分别是什么？ PC-104 - 基于x86处理器 (32位，～1GHz) - 通用内存，16MB－1GB，硬盘存储 - 运行Windows / Linux / Solaris - 支持多种编程语言 - 数据采集接口：PCI, USB, RS-232/485, PCMCIA, 模拟信号 - 通讯接口：LAN, WIFI, 所有能够被PC的外接通讯模块 UCB Mote - 基于ATMEGA 128L处理器(8位，8－16MHz) - 4KB SRAM，128 MB Flash - 运行Tiny OS - 使用C语言编程 - 数据采集接口：模拟信号, I2C, UART, SPI - 通讯接口：916／433MHz Q：不同平台的优缺点分别是什么？

现代WSN试验节点

WSN应用：大鸭岛海燕监测

WSN应用：冰河监测

WSN应用：医疗健康

WSN应用：电子牧场

WSN应用：火山监测

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