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终端传感了解吗?18个知识点为你扫盲

devcloud 2020-09-04 17:05 393 查看 https://blog.csdn.net/devcloud

今天给大家分享点关于物联网的其他知识点,你有兴趣吗?

一、无线传感器介绍

    1.传感器的形态

传感器——微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。

传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。

    2.无线传感网络介绍

传感器作为信息获取的重要手段,与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,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。

    3.传感器的定义

传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等)转换成易于测量、传输、处理的电学量(如电压、电流、声强、光照度等)转换成易于测量、传输、处理的电学量(如电压、电流、电容等)的一种元件。

按国家标准(GB7665-2005)对传感器的定义为:能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成,有时还加上辅助电源。

    4.敏感元件

敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,它直接感受被测非电学量,输出与被输出有确定对应关系的,转换元件所能接收的其他物理量,如膜片或膜盒把被测压力变成位移量。敏感元件是传感器的核心。

    5.消费型传感器

手机常见感应器:方向感应器,重力感应器,加速度感应器,光线感应器,距离感应器,温度感应器,压力感应器

    6.智能传感器

智能传感器(smart sensor )是一种具有一定信息处理能力的传感器,采用把传统的传感器与微处理器结合的方式来制造。

    7.无线传感器应用典型案例

2002年,由英特尔的研究小组和加州大学伯克利分校以及巴港大西洋大学的科学家把无线传感器网络技术应用于监视大鸭岛海岛的栖息情况。研究人员采用包括光、湿度、气压计、红外传感器、摄像 头在内的近10种传感器类型数百个节点,系统通过自组织无线网络,将数据到传输到300英尺外的基站计算机内,再由此经卫星传输至加州的服务器。在那之后,全球的研究人员都可以通过互联网查看该地区各个节点的数据,掌握第一手的环境资料,为生态环境研究者提供了一个极为有效便利的平台。

二、无线传感器网络概述 

1.无线传感器网络:让物体“说话”

2.无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。  WSN中的传感器通过无线方式通信

3.WSN的节点体系结构

  • 物理层:为系统提供一个简单、稳定的信号调制和数据收发技术;
  • 数据链路层:负责路由生成和路由选择协调无线媒质的访问;
  • 网络层:主要负责数据的传输控制,尽量减少相邻节点之间的冲突,保证通信服务质量;
  • 传输层:可为传感网络保持数据流或保证与Internet连接
  • 应用层:为不同的应用提供了一个相对统一的高层接口

4.能量管理平台

管理节点如何使用能量,尽量节省能量

5.移动管理平台

检测传感器节点的移动,维护到汇聚节点的路由,使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置

6.任务管理平台

在一个给定的区域内平衡和调度检测任务

7.WSN特点和结构

a.能量模块(电池或其他能源)

  • 传感器
  • ADC
  • 微处理器/存储器
  • 实时操作系统/算法和协议
  • 处理模块
  • 无线收发器
  • 感知模块
  • 射频模块

b.WSN两种组网结构

平面拓扑结构:有的网络节点处于相同的平等地位

逻辑分层结构:网络节点按照某种规则(如地理位置、应用需求)分成各个簇,每个簇由簇头和成员节点构成

     8.面向未来WSN

WSN和其他无线通信技术的融合

     9.无线传感通信协议

TCP协议提供的是端到端的可靠信息传输,而WSN中存在大量的冗余信息,要求节点能够对接收到的数据包进行简单的处理。

TCP协议采用的三次握手机制,而且WSN中节点的动态性强,TCP没有相对应的处理机制。

TCP协议的可靠性要求很高,而WSN中只要求目的节点接收到源节点发送的事件,可以有一定的数据包丢失或者删除。

TCP协议中采用的ACK反馈机制,这个过程中需要经历所有的中间节点,时延非常高且能量消耗也特别大;而WSN中对时延的要求比较高,能量也非常有限

对于拥塞控制的WSN协议来说,有时非拥塞丢包是比较正常的,但是在TCP协议中,非拥塞的丢包会引起源端进入拥塞控制阶段,从而降低网络的性能。

在TCP协议中,每个节点都被要求有一个独一无二的IP地址,而在大规模的无线传感器网络中基本上不可能实现的,也是没有必要的

     10.通信协议机制

通信协议机制功能划分为拥塞控制协议、可靠传输协议、拥塞控制和可靠传输混合协议三类

拥塞控制协议:用于防止网络拥塞的产生,或缓解和消除网络中已经发生的拥塞现象,根据控制机制可分为

面向拥塞避免协议:通过速率分配或传输控制等方法来避免在局部或全网范围内出现数据流量超过网络传输能力而造成拥塞的局面

面向拥塞消除的协议:在网络发生拥塞后通过采用速率控制、丢包等方法来缓解拥塞,并进一步消除拥塞。

可靠传输协议:用于保证传感器数据能够有序、无丢失、无差错地传输到汇聚节点,向用户提供可靠的数据传输服务。根据传输数据单位,可分为

基于数据包的可靠传输:保证单个数据包传输的可靠性

基于数据块的可靠传输:用于网络指令分发等需要大量数据的场合

基于数据流的可靠传输:周期性数据采用汇报适用于数据流的可靠传输

     11.通信协议机制解决办法

a.速率控制

调节源节点数据产生速率或中间节点转发速率来缓解拥塞

b.流量调度

绕路、分流或则重定方向等方式来减少拥塞区域的数据流,以缓解拥塞

c.数据处理

数据进行丢弃、压缩或融合来减少数据量

     12.传输控制协议

传输控制协议是WSN协议的重要组成部分,其作用是为网络提供有序、无丢失、无差错、透明的端到端的数据传输服务。

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