无线传感器网络作业

发布 2022-09-05 07:39:28 阅读 1060

关于无线传感器网络**器的调查和比较。

提要:在无线传感器网络研究和应用程序测试方面,**工具发挥着越来越大的作用。在**时人们最担心的便是**结果能不能准确反映真实情况。

为了能够作出最佳选择,了解这些**器的优缺点是很重要的一项工作。以下便是我们经过比较得出的几种流行**器的优缺点,希望能对大家的研究有所帮助。

关键词:无线传感器网络、模拟**器、比较、绩效评估。

1.简介:传感器网络是由很多小型传感和计算设备组成的。

我们称这些设备为微尘。这些微尘的通信、计算能力和所具有的能量是十分有限的。由于外界环境不断变化,为保持较高效率,网络需要用使用分布式算法,而每个微尘则需要较高的灵敏度。

相对于普通网络,传感器网络面临着更多的问题。所以,在为其开发相关协议时,还必须考虑到能量、硬件设施、可靠性节点密度等问题。

图一是一个简单的无线传感器网络示意图。我们可以看到,一个完整的传感器网络由若干个基站、传感器节点和终端用户组成。传感器节点用来检测温度、压力等物理量,其输出量以无线方式传送给基站以备收集和分析。

终端用户通过远距离应用或控制台终端也可以沿网络处理这些数据。但考虑到这些研发过程的成本,时间等因素,开发者会着重考虑信息的可靠性和反射性能,因为这对系统的实现至关重要。

营造网络测试所需环境是一项费时费力的工作。**测试可以帮助判断一种方案在财力和时间上的投资是不是值得的。因为**器在测试方面有着低成本、易实现、测量范围广等优点,所以它已成为传感器网络协议研发和测试的重要工具。

由于目前的**器没有一个是十全十美的,为了有效开发各种基于**的协议,了解各种**器的优缺点,扬长避短至关重要。为帮助相关人员进行研发,我们在这里从易用程度、关键特性、局限性、环境适应度等方面对当下热门**器做了详细比较,希望对传感器网络的研发有所帮助。

2.**器设计:

如果考虑到环境部署的特殊性,无线传感器网络设计就是一个针对性很强的工作,这就意味着以往那些关于无线传播的固有模型和数据没有太大借鉴意义,我们必须对各种数据重新测量,这就需要高度拟合的测试环境或者是**器件。为了得到尽可能多的具有代表性的数据,**器会有很多模块组成,例如事件、媒质、环境、节点收发器和应用程序等。

事件。事件是各事项基本要素的一个抽象概念。它包含以下几项内容:事件发生时间,通过发生时间的比较判断事件是否相等,将判断结果打印成字符串输出,以及引发事件的方法。

媒质。媒质主要以无线媒质为主。媒质负责将信号从源节点传到目的节点。

为了达到这个功能,媒质必须实时接收每个节点的信息以及系统中每个位置无线电性能的动态变化,其中包括发射功率,接收器灵敏度等内容。媒质具有带宽、波长、传输特性等属性。在媒质构建过程中,这些都有相关模型作为参考。

传输模型可以显示出从特定发射器发射出的信号到达接收器的强度。

环境。环境模块与媒质模块类似,不同的是实施环境涉及到物理现象。环境模块在物理量传输方面也有模型。在无线传感器网络中我们关注的物理量包括温度、光照、湿度、磁场等内容。

节点。它指的是无线传感器网络中的单节点。通俗地说,节点就是一个容器,其中包含了各种软硬件。例如处理器、收发器、传感器、执行器等。每个节点都具有定点和识别的属性。

收发器。收发器属于硬件范畴。它模拟了一般收发器的休眠、待机、接收、发送等状态以及与之相关的功耗等行为。

它收集各种信号并加以分析,从而产生新的信息,这些信息之后会与媒质模块进行交换。

物理协议。

物理协议处于网络协议栈的最底层。它往往在收发器硬件上得以实现。物理层提供的服务有:改变收发器状态、承载感测的状态,收发数据包、改变信道以支持多信道的物理层。

mac协议。

mac协议是网络堆栈的下一层。它通常通过正在节点处理器上运行的软件来实现。mac层提供以下服务:

改变mac层状态、设置和获取协议参数、收发数据包等。一个**器通常能够实现若干种不同的mac协议。

路由协议。

路由协议驻留在mac协议之上。它的主要功能是实现跳点之间的信息传递。

应用层。应用层位于网络堆栈的顶部它能与下一层以及传感器、执行器互通以实现在无线传感器网络中的应用。

大多数无线传感器网络模拟器是基于以上所描述的设计。除以上基本模块之外,一个**器还应具有以下功能:

i. 重复利用和有效性。

**器用于在特定的真实情境中测试新的技术。研究人员通常会拿新技术的表现与现有技术做对比。

ii. 整体表现和可扩展性。

这在传感器设计中是个大问题。整体表现与编程语言的有效性有关,可扩展性则受到储存器,处理器以及储存空间的大小限制。

iii. 支持多语义的脚本语言定义的实验处理结果。

wsn实验结果中涉及到的很多变量需要使用到特定的输入脚本语言。另外,输出数据有可能是重复的。因此,选择合适的输出语言可以帮助我们从大量数据中准确快速地选出我们所需要的。

iv. 图形化、调试和跟踪支持。

图形化在三个方面很重要:

a)作为辅助调试。监测失误最初级也是最有效的方法便是时刻关注并跟进**结果。一个图形界面可以支持的主要特点有功能模块,变量和事件队列的实时检查,还有一步一步的执行能力。

这使图形化成了一个强大的纠错工具。这个过程的关键是与**器互动的能力。

b)作为一个可视化的建模工具。这个特点对小型实验和基本模块的构建有帮助。但对于大型的**作用有限。

c)最后,图形化无需后期处理便可以直接得到可视的结果。

就目前的现状而言,wsn**还面临着很多挑战。一些没有可用协议模型,一些扩展性有限。另外,如果环境或能源组件发生改变,模型问题又会出现。

有时候我们会在可扩展性和准确性方面做出妥协。为更好地理解无线传感器网络和**器的特征,我们必须对这些问题作深入地研究。

3.模拟器比较:

很多不同平台可以的模拟与测试wsns路由协议。下面就是一些通常使用的wsns**。不同的方面,像能源效率、资源、多边合作,容错,情景模拟,全局行为等。

3.1 ns-2

1.●摘要:ns-2离散事件模拟器是针对在网络研究。ns-2 开始作为不同的网络模拟器在2023年并且经过去的几年有了很大的发展。ns-2具有模块化和可扩展的有效方法。

2.●环境:它提供实质性支助**路由,组播协议和tcp在有线和无线网络(本地和卫星)。

支持无线网络被加入到了无线局域网协议,移动无线传感器网络和ad-hoc网络。模拟器是依照 the iso / osi模型为基础的。

3.●语言:**模拟是以 c + 和otcl的组合为基础形成的。[ 11 ]

4.●主要特征:ns-2的延展也许是使得它如此流行的传感网络的。

它是面向对象的设计允许直接的创造和使用新的研究方法。主要特征为wsns包括传感器通道,轻型协议栈,电池模型,混合**工具的支持,和剧本的一代。它提供了一个可视化工具称为越南(网络动画师)。

由于它的名声和便于协议开发,有相当多的数量的不同协议可以被支持。所有的模拟是运行时分组级别,allowing for detailed results.

允许为详细的结果。

5. ●局限性:ns-2具有学习曲线长,需要先进的技术进行有意义的可重复的模拟。

在ns-2的另一个缺点是定制化的缺乏。包格式,能量模型,mac协议,和传感硬件模型都不同在大多数传感器发现。ns-2也缺乏一个应用模型。

在许多的网络环境中,这是没有问题,但传感器网络通常包含应用级和之间的相互作用网络协议层次。

3.2tossim 6. ●摘要:

无线传感器网络是tinyos的无线传感器网络的一个离散事件模拟器这是加州伯克利大学的发展。tossim捕捉行为和网络不上的相互作用但在网络数据包级位的粒度。无线传感器网络是专为应用程序要运行在云母微尘。

tossim模拟整个tinyos的应用[ 12 ]。它通过更换**的实现组件。无线传感器网络可以代替分组级别的通信数据包级**组件,或更换低射频芯片组成一个更下面的**执行[ 13 ] 14 ]的精确模拟。

7.●环境:tinyos的传感器网络操作系统上运行的自定义遥控的硬件。**提供了tinyos的开发商选择的准确性和复杂性机制无线电模型模拟[ 15 ]必要。

8.●**语言:它有一个基于组件的编程模型,采用nesc提供语言,c [ 16 ]同源语。

9.●主要特点:tossim模拟tinyos网络协议栈的位,允许试验除了上层应用系统[ 17 ]的低级协议。

**提供了与网络交互的几种机制,可以监控和数据包的数据包流量可以静态或动态地注入到网络。传输是位模拟水平。

10.●局限性:tossim跑立即执行模型并不能捕捉到的cpu时间。

自中断离散事件**模型,不抢占和可能导致的tinyos的数据种族的。编译步骤失去精细的定时和中断的**的特性,可是重要的在应用程序运行时对硬件和与其他节点的[ 18 ]。tossim假设网络中的每个节点必须运行相同的**,因此使它不那么灵活。

tossim不模型的能源消耗,但有一个附加的powertossimz纠正这个问题。

3.3 glomosim

11.●摘要:全球移动信息系统模拟器(glomosim中)是一个可扩展的**大型无线环境与有线通信网络。

节点聚合技术引入glomosim给重大好处的模拟性能。在glomosim,每个节点代表一个地理区域的模拟。因此,网络节点的一个特定实体的代表是由节点的物理位置的确定。

12.●环境:glomosim具有无线电波传播的几个选择,csma mac协议(包括802.

11),移动无线路由协议,而udp和tcp的实现。glomosim中在模拟移动ip网络[ 19 ]。

13.●**语言:glomosim是一种基于c语言的并行离散事件**库语言parsec(复杂系统的并行**环境)

14.●主要特点:在并行环境中使用glomosim能力区别于其他大多数传感器网络模拟器。

如ns-2,并且还被设计为可扩展的,所有的协议在glomosim图书馆[ 20 ]模块实现。glomosim中可以使用各种各样的执行对共享内存和分布式的成功实施和同步协议内存计算机。

15.●局限性:glomosim目前支持一个纯粹的无线网络协议。

在未来,该开发商**模拟有线以及与混合网络添加功能有线和无线功能。glomosim是有效限制ip网络由于低水平设计的假设。因此,它遭受同样的问题,如ns-2,包的格式,能量模型,和mac协议不使用的无线传感器网络中的代表。

无线传感器作业

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一些答案不是特别确切,可以精简甚至更改,仅供参考 14.将下面英文的含义写出,并解释其含义。1 信标节点 指通过其它方式预先获得位置坐标的节点,有时也称作信标节点。2 测距 指两个相互通信的节点通过测量方式来估计出彼此之间的距离或角度。3 网络连接度 所有节点的邻居数目的平均值,它反映了传感器配置的...

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