無線感測器網路的協議棧

❶ 什麼是無線感測器網路

無線感測器的無線傳輸功能，常見的無線傳輸網路有RFID、ZigBee、紅外、藍牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB－IoT。
與傳統有線網路相比，無線感測器網路技術具有很明顯的優勢特點，主要的要求有： 低能耗、低成本、通用性、網路拓撲、安全、實時性、以數據為中心等。

❷ 無線感測器網路具有怎樣的協議棧結構

物理層
數據鏈路層
網路層
傳輸層
應用層

❸ 請問無線感測器網路的結構是什麼非常感謝。

感測器網路系統通常包括感測器節點(sensor node)、匯聚節點(sink node)和管理節點。大量感測器節點隨機部署在監測區域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網路。感測器節點監測的數據沿著其他感測器節點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理，經過多跳後路由到匯聚節點，最後通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對感測器網路進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。

感測器節點由感測器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應模塊四部分組成，感測器模塊負責監測區域內信息的採集和數據轉換；處理器模塊負責控制整個感測器節點的操作，存儲和處理本身採集的數據以及其他節點發來的數據；無線通信模塊負責與其他感測器節點進行無線通信，交換控制信息和收發採集數據；能量供應模塊為感測器節點提供運行所需的能量，通常採用微型電池。
隨著感測器網路的深入研究，研究人員提出了多個感測器節點上的協議棧。早期提出的一個協議棧，這個協議棧包括物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層和應用層，與互聯網協議棧的五層協議相對應。另外，協議棧還包括能量管理平台、移動管理平台和任務管理平台。這些管理平台使得感測器節點能夠按照能源高效的方式協同工作，在節點移動的感測器網路中轉發數據，並支持多任務和資源共享。
定位和時間
同步子層在協議棧中的位置比較特殊。它們既要依賴於數據傳輸通道進行協作定位和時間同步協商，同時又要為網路協議各層提供信息支持，所以在圖中用倒L型描述這兩個功能子層。右邊的諸多機制一部分融入到的各層協議中，用以優化和管理協議流程；另一部分獨立在協議外層，通過各種收集和配置介面相對應機制進行配置和監控。

❹ 有關zigbee，協議棧無線組網，感測器節點問題

無線網路距離受限，還有就是無線感測無法實現上位機的數據採集，故需要ZIGB來協調並轉換成長距離，同時也可以與數據採集卡之間的連接無線感測器的組成模塊封裝在一個外殼內，在工作時它將由電池或振動發電機提供電源，構成無線感測器網路節點。

❺ 無線通訊協議棧的原理是什麼

協議棧是網路中各層協議的總和，其形象的反映了一個網路中文件傳輸的過程：由上層協議到底層協議，再由底層協議到上層協議。

❻ 工業自動化領域中的無線技術

工業自動化領域中的無線技術

導語：一定條件下，在工業自動化方面，其要求對數據進行精確的定位。在測量方面，特別是在底下探測方面，具有十分廣闊的發展前景。以下是我為大家整理的工業自動化領域中的無線技術論文範文，希望大家喜歡，更多內容請瀏覽(www.oh100.com/bylw)。

【摘要】筆者概述了工業自動化領域中的無線技術方法及特徵，並探討了UWB無線通信技術在工業自動化領域中的運用效果及發展的新趨勢，對指導工業自動化領域中的無線技術具有一定的參與價值。

【關鍵詞】工業自動化，領域，無線技術

一、前言

幾年來，我國工業自動化領域中的無線技術取得了飛速發展，但依然存在一些問題和不足需要改進，筆者對工業自動化領域中的無線技術存在的主要問題進行分析，對工業自動化領域中的無線技術創新策略進行研究，對加快工業自動化推進的步伐，具有十分重要的意義。

二、Z igbee技術特徵

Z igbee是一項近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術, 在一定情況下，主要適用於自動控制與遠程式控制制領域, 是為滿足小型廉價設備的無線聯網與控制而制定的。Z igbee是 IEEE 802.15. 4技術的商業名子。與此同時，這項技術的核心協議由 2005年 12月成立的 IEEE 802. 15. 4工作組研究制定的, 但是，高層應用、互聯互通測試與市場推廣由 Zigbee聯盟負責。接著研究的問題是Z igbee聯盟成立時間是 2001年 9月, 現在包括英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司等在內的百餘家知名企業。在一定程度上，Z igbee的協議主要是由物理層、數據鏈路層、網路/安全層、應用框架及高層應用規范組成。其中IEEE 802. 15. 4負責物理層與數據鏈路層標准; 據此開始研究Zig-bee聯盟負責網路層與應用層的研發。 Z igbee協議棧如圖 1所示。

Z igbee技術的主要特徵如下:一是功耗低。在低耗電待機條件下, 兩節普通5號干電池才可使用 6 個月以上, 這是 Zigbee支持者所特定的優勢。二是數據傳輸過程中速率低。只有 10~ 250 kb/s,專注於低傳輸應用。三是成本比較低。 Z igbee 數據傳輸速率比較低, 而且協議簡單, 很大程度上降低了成本。為此，預算今年年底一個 Zigbee晶元價格可能降到 3美元。四是網路容量比較大。統計顯示，網路可容納 65536個節點。五是有效范圍比較小。有效覆蓋范圍在10~ 75 m之間, 在一定情況下，要具體根據實際發射功率大小與各種不同的.應用模式確定。六是工作頻段很靈活。在一定程度上，應用的頻段分別為2. 4GH z(全球)、868MH z( 歐洲 ) 與 915 MH z(美國 ) , 都是免執照頻段。七是安全適用。 Z igBee提供了數據完整性檢查與鑒權功能, 採取 AES- 128加密演算法。八是誠信可靠。採用了碰撞預防辦法, 並且，為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙, 防止發送數據的競爭和沖突。九是時延短。 Z igbee 通信時延與從休眠狀態激活的時延都很短, 設備搜索時間典型值為 30 ms,設備激活時間典型值是 15 m s, 活動設備接入時間是 15ms。在此基礎之上，Z igbee主要應用於數據傳輸速率不高的諸多電子設備之間, 比如：醫療護理 與工控等。其中最典型的應用是自動抄表系統。為此，當前 GPRS/CDMA無線抄表系統成本相對較高, 並且還要向電信運營商支付一定額度的費用, 另一種電力線聯網 ( PLC)技術運行則不夠穩定。據此，比較而言, 運用Z igbee網路的抄表系統由電力局自行建網, 在一定程度下，不需要交納額外的費用, 另外，Z igbee網路超大的容量一般可以滿足覆蓋的需求,因此 Z igbee在無線自動抄表領域具有廣闊的發展前景。與此同時，在井下無線監控、工業環境的溫濕度監測、污水監測、氣體監測上 Zigbee也具有很大的優勢。在特殊條件下，由於感測器與通信技術的發展, 無線感測器網路 (W ireless sensor networks, WSN)的概念已深入人心。 Zigbee在無線感測器網路的運用上有著無法比喻的優勢。在一定程度上，無線感測器網路也是由部署在監測區域內大量的廉價微型感測器節點構成、經過無線通信方式，並且形成的一個多跳的自組織的網路系統, 為此，具有監測高精度、高容錯性、大覆蓋區域、可遠程監控等諸多優點。WSN 可應用於工業自動化系統、設備故障診斷、惡劣環境下生產過程監控等。同時，無線感測器網路設計的首要目標是能源的高效利用, 也就是說, 在保證正常的監測功能的條件下, 盡可能較少的消耗節點的能量, 同時，延長網路的生命周期。基於這一點, 它和 Z ig-bee的設計目標相符。其次。感測器網路嚴格要求每個節點的成本要盡可能達到最低,並且要求很嚴格。只有這樣, 一個網路才可以擁有較多的節點, 在個別節點無效的條件下，可以迅速的重新規劃確定路由, 從而，不致於使網路癱瘓。第三，Z igbee網路可以同時容納 6.5萬多個節點, 足能保證多源數據的採集。在一定條件下，一個感測器網路通常包涵感測器節點、匯聚節點與管理節點。同時，感測器節點一般由感測器模塊、處理器模塊、無線通信模塊與能量供應模塊四部分組成, 是一個微型的嵌入式系統, 它兼顧傳統網路節點的終端與路由器雙重功能。感測器網路的體系結構見圖 2。

匯聚節點連接感測器網路與外部網路, 達到兩種協議棧之間的通信協議轉換, 在此基礎上，發布管理節點的監測任務, 還要把收集到的數據轉發到外部網路上。為此，用戶通過管理節點對感測器網路實施配置與管理, 發布監測指令以及收集監測數據。同時，針對感測器網路的組成結構, 可以應用 Zigbee節點作整個網路的感測器節點, 並且，在整個監測區域內，組成一個 Zigbee網路, 每個感測器節點內嵌 Zigbee協議棧, 實現基本的 Zigbee網路功能,與此同時，把採集到的數據傳輸給匯聚節點, 還要接受匯聚節點對其下達的任務與命令。在一定程度下，利用一個微處理器 + GPRS模塊作為匯聚節點, 據此，用來連接感測器網路和 GPRS網路, 實現 TCP/UD P等協議, 把數據打包封裝成幀, 在一定條件下，通過 GPRS網路傳遞給主控制室, 並把主控端的命令解封裝, 然後，傳達給感測器節點。在用戶端接一個 GPRS模塊與 PC機伺服器做硬體平台, 軟體包含資料庫等,在這一過程中，對收到的數據進行認真分析, 同時對整個網路進行管理。在特定情況下，Z igbee自身的特點決定了它只能應用在短距低速的條件下, 在工業監測中, 必須注意工作流程，有很多時間需要的是實時的圖像, 這就必須有高速的數據傳輸率, 因而, 在這一點上, Zigbee有著致命的缺點。UWB技術的出現使這種運用需求成為了可能。

三、UWB無線通信技術在工業自動化領域中的運用效果

1. UWB無線通信技術分析。

在特定條件下，UWB無線通信技術是一項採取時間間隔極短的脈，而不用載波的通信方法。同時，具備以下優勢：一是具有很強的抗干擾能力，這主要是這一技術的自身特徵，在一定情況下，此技術的所有頻段和當前我國通信系統，所採取頻段之間各自安好且互不幹擾。在特定情況下，一旦發射信號，它發射的無線電脈沖信號不但很微弱，並且所輸出的功率也相對比較低;二是具有傳輸速率高、能耗低的特徵，和Zigbee相比較，一定情況下，它的傳輸速率比Zigbee要高得多，最高時可能高達幾百兆位元組每秒，並且能耗很低，這主要是由於其發射時不能採用載波，同時，只在脈沖發射時消耗很低的能量;三是具有較高的安全功能，就有線技術相對比而言，不論是安全性或者是穩定性都大於有線通信技術。在一定程度下，基於此技術中融入了跳時擴頻技術方法，因而信息數據接收設備，只有在知道發送端擴頻碼的前提條件下，對發射的數據進行接收，同時，發射功率譜密度較低，通常的信數據接收設備是不會接收的，為此，顯現其安全功能;四是定位優點比較，這主要是由於這樣系統本身具備的良好定位優點，一定條件下，穿透性能很強。因此其具備比較精確的定位性能，精準度能高達10米左右，為此，這也是別的通信技術無法可比的優勢。五是具有較強的多徑分辨功能，和一般無線通信技術比較，一定程度下，它的多徑傳播效應的通信質量與數據的傳輸速度很大程度的增強。

2. UWB無線通信技術在工業自動化領域中的運用。

從UWB無線通信技術用途的起源進行分析，剛開始時主要用在軍事方面的雷達領域，一定條件下，用來開發軍事雷達科技。從2005年3月開始，UWB技術被美國批准可以在非軍事領域運用，從此UWB技術才得到了新的突破，通過科學發明，得到越來越廣泛的應用。從UWB技術進行分析，一定條件下，它說具有的傳輸速率很高，為此，在工業自動化方面具有明顯的優點，得到了廣泛的應用。一定條件下，在工業自動化方面，其要求對數據進行精確的定位。在測量方面，特別是在底下探測方面，具有十分廣闊的發展前景。在一定條件下，這種技術能夠實現實時圖像與聲音的傳輸，這么高精度的數據量傳輸，在當前現有的無線技術中是難以實現的。為此，在這一通信技術的實際運用過程中，要在攝像頭端安裝微型處理器，一定程度下，經過簡單壓縮並處理實時傳輸的圖像數據，就能使數據傳輸速率降到幾十兆位元組每秒，從而，最後利用UWB無線通信技術，將圖像數據傳送到數米開外的中心控制室。

四、結束語

通過對新時期下，通過對Z igbee技術存在的問題分析，進一步明確了Z igbee技術與UWB技術是時下無線通信市場的最流行的技術之一, 是無線網路重要的組成部分,為無線網路管理系統的優化完善奠定了堅實基礎，無線技術具有廣闊的應用發展前景。其有助於提高企業的競爭力和效益。

參考文獻:

[1] Z igbee Spec ifica tion[ OL ]. http: / /www. z igbee. org. 2010.12

[2]周怡頲 凌志浩 吳勤勤 Z igbee無線通信技術及其應用探討 自動化儀表2011.05

[3]顧瑞紅 張宏科 基於 Z igbee 的無線網路技術及其應用 電子技術應用 2012.09

[4]李麗娟 國內聚氨酯密封膠研究進展 中國膠粘劑 2012.07

[5]夏春蕾 姜志國 高剪切強度聚氨酯密封膠用底塗劑 化工新材料 2013.03

❼ ZigBee無線感測器網路拓撲結構有哪幾種

ZigBee技術具有強大的組網能力，可以形成星型、樹型和網狀網，可以根據實際項目需要來選擇合適的網路結構；星型和族樹型網路適合點多多點、距離相對較近的應用。

ZigBee節點是可以組建Mesh網路的，設置一個ZigBee節點為網路協調器，其他每個ZigBee節點都可以當做路由節點來使用，也可以設置為終端節點但是就失去了路由功能。由於ZIGBEE一般都是用2。4G頻段傳輸，其實際應用中傳輸距離及穿透性都很差，一般只能傳輸幾十米到上百米。

(7)無線感測器網路的協議棧擴展閱讀：

相較於傳統式的網路和其他感測器相比，無線感測器網路有以下特點：

（1）組建方式自由。無線網路感測器的組建不受任何外界條件的限制，組建者無論在何時何地，都可以快速地組建起一個功能完善的無線網路感測器網路，組建成功之後的維護管理工作也完全在網路內部進行。

（2）網路拓撲結構的不確定性。從網路層次的方向來看，無線感測器的網路拓撲結構是變化不定的，例如構成網路拓撲結構的感測器節點可以隨時增加或者減少，網路拓撲結構圖可以隨時被分開或者合並。

❽ 無線感測網路協議包括哪三種方式

ZIGBEE協議。最適合感測器網路的無線通信技術。相應的就是ZIGBEE協議，實現是ZIGBEE協議棧。
此外無線通信技術還有WIFI，藍牙，GPRS等

❾ 無線感測器網路的路由協議具體有哪些特點

(1)能量優先
傳統路由協議在選擇最優路徑時，很少考慮節點的能量消耗問題。而無線感測器網路中節點的能量有限，延長整個網路的生存期成為感測器網路路由協議設計的重要目標，因此需要考慮節點的能量消耗以及網路能量均衡使用的問題。
(2)基於局部拓撲信息
無線感測器網路為了節省通信能量，通常採用多跳的通信模式，而節點有限的存儲資源和計算資源，使得節點不能存儲大量的路由信息，不能進行太復雜的路由計算。在節點只能獲取局部拓撲信息和資源有限的情況下，如何實現簡單高效的路由機制是無線感測器網路的一個基本問題。
(3)以數據為中心
傳統的路由協議通常以地址作為節點的標識和路由的依據，而無線感測器網路中大量節點隨機部署，所關注的是監測區域的感知數據，而不是具體哪個節點獲取的信息，不依賴於全網唯一的標識。感測器網路通常包含多個感測器節點到少數匯聚節點的數據流，按照對感知數據的需求、數據通信模式和流向等，以數據為中心形成消息的轉發路徑。
(4)應用相關
感測器網路的應用環境千差萬別，數據通信模式不同，沒有一個路由機制適合所有的應用，這是感測器網路應用相關性的一個體現。設計者需要針對每一個具體應用的需求，設計與之適應的特定路由機制。
針對感測器網路路由機制的上述特點，在根據具體應用設計路由機制時，感測器網路需滿足一定的路由機制。

❿ 無線感測器網路的組成（三個部分，詳細介紹）提示：敏感元件，轉換元件，。轉換電路。

1.感測器節點：
是一個微型的嵌入式系統，採用嵌入式微處理器，完成簡單數據的處理、感知(感測器敏感元件）、採集和初級處理（信號調理電路包括濾波運放，AD轉換電路）、存儲、管理和融合數據等。
包括感知模塊（感測器---AD轉換），處理器模塊（處理器和存儲器），無線通信模塊（網
絡---MAC協議---收發器），電源管理模塊。

2.匯聚節點：
即網關，完成兩種協議棧之間的通信協議轉換，接收任務管理節點的監測任務，完成網路節點的相關配置，將感測器數據通過外部網路發送到任務管理節點。

3.任務管理節點：
用戶界面控制端，用於發送指令等控制整個系統。