無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信體系研究

李世全

摘 要：現(xiàn)代化的生活方式改變了人們的思維方式，而通信技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了人與人之間的交流，也加快了我國(guó)電商事業(yè)的發(fā)展。例如阿里巴巴的創(chuàng)建改變了人們的購(gòu)物習(xí)慣，微信的普及改變了人與人之間的交流習(xí)慣。微商等運(yùn)營(yíng)產(chǎn)業(yè)也隨之產(chǎn)生，也帶動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長(zhǎng)起到了積極地作用。

關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器；網(wǎng)絡(luò)；通信技術(shù)

線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無(wú)處不在的、具有無(wú)線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的智能系統(tǒng)，是一項(xiàng)涉及多門前沿學(xué)科發(fā)展的綜合性技術(shù)。MEMS 將多種傳感器集成為一體，制造小型化、低成本、多功能的傳感器節(jié)點(diǎn)；大量的MEMS 傳感器節(jié)點(diǎn)只有通過低功耗的無(wú)線通信技術(shù)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)才能夠發(fā)揮其整體和綜合作用；具有群體智能的自主自治系統(tǒng)的行為實(shí)現(xiàn)和控制是自動(dòng)控制和人工智能領(lǐng)域的前沿研究?jī)?nèi)容。

1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信體系與互聯(lián)網(wǎng)體系相比，具有許多新的特性和需求。這些新的特性和需求表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧上，就是與以太網(wǎng)協(xié)議棧的不同?？傮w來(lái)說(shuō)，WSN 協(xié)議棧具有五層協(xié)議，即應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。此外，WSN 協(xié)議棧還具有許多特殊的管理器，比如拓?fù)涔芾砥鳌⑷蝿?wù)管理器和能量管理器。正是有了這些管理器，傳感器節(jié)點(diǎn)才能夠高效地互相協(xié)調(diào)完成工作。

2 無(wú)線傳感通信技術(shù)中的MAC 協(xié)議

由于自組織網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)蜂窩數(shù)據(jù)不能被很好的利用，基于用戶網(wǎng)絡(luò)使用的覆蓋情況，MAC 協(xié)議就被廣泛地應(yīng)用到了無(wú)線傳感通信系統(tǒng)中。

MAC 協(xié)議就是媒體訪問控制協(xié)議，它的最重要的功能是能夠確定網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)站點(diǎn)占有信道，確定信道的分配情況，對(duì)于共享信道，NAC 協(xié)議通常采用一種競(jìng)爭(zhēng)的方式來(lái)選擇占用信道，它決定了節(jié)點(diǎn)什么時(shí)候允許發(fā)送分組，而且通常控制對(duì)物理層的所有訪問。

在MAC 協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)所承擔(dān)的信息進(jìn)行輸送過程中，當(dāng)脫離了這個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息之后，節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)脫離自己的所屬軌道，轉(zhuǎn)移到其他的輸送線路中，這樣就能減輕無(wú)線傳感的通信壓力，從而完成信息的交互，MAC 協(xié)議在一定程度上來(lái)說(shuō)是不同步的，它根據(jù)信息先后的發(fā)送時(shí)間搶占信息輸送節(jié)點(diǎn)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的任務(wù)完成之后接著完成輸送另一個(gè)信息的任務(wù)，從上到下依次完成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布時(shí)間點(diǎn)是不相同的并且沒有規(guī)律可循，這在一定程度上降低了節(jié)點(diǎn)之間的競(jìng)爭(zhēng)問題。目前我國(guó)的無(wú)線傳感通信技術(shù)不光單單采用MAC 通信技術(shù)，而且使用了SSHC 協(xié)議來(lái)對(duì)信息的傳遞進(jìn)行控制，SSHC協(xié)議能夠使大部分的節(jié)點(diǎn)分布在同一個(gè)信道中，解決的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)資源不足的問題，但是在信道序列發(fā)生錯(cuò)亂時(shí)，SSHC 協(xié)議也會(huì)隨之發(fā)生紊亂，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)通論不公平現(xiàn)象發(fā)生，影響無(wú)線傳感通信工作的正常進(jìn)行。

3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

1、在軍事應(yīng)用中，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)揮了很大的作用，包括各個(gè)軍事基地的軍情匯報(bào)，戰(zhàn)場(chǎng)傷亡情況匯報(bào)指揮，無(wú)線傳感具有隱蔽性高、傳輸速度快，保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合戰(zhàn)地指揮作戰(zhàn)，通過無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)多信道通信技術(shù)能夠及時(shí)地將戰(zhàn)場(chǎng)上的情況發(fā)送到指揮臺(tái)，指揮中心及時(shí)調(diào)整作戰(zhàn)方案發(fā)送到戰(zhàn)場(chǎng)中，能夠增加作戰(zhàn)勝率，減輕戰(zhàn)場(chǎng)人員傷亡情況，有效地保證了國(guó)家的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2、工業(yè)檢測(cè)中的應(yīng)用。在國(guó)際化的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)之下，各類工業(yè)單位的競(jìng)爭(zhēng)也是相當(dāng)激烈，許多廠商將營(yíng)銷手段從實(shí)體銷售轉(zhuǎn)變?yōu)殡娚啼N售，這就用到了無(wú)線傳感通信技術(shù)，在虛擬網(wǎng)絡(luò)中通過購(gòu)買者與客服人員之間的溝通交流訂單購(gòu)買，這種新型的銷售方式給我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了新的活力。隨著現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)范圍的加大，無(wú)線傳感技術(shù)在工業(yè)質(zhì)量檢測(cè)中也發(fā)揮了不可小覷的作用，針對(duì)某些工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)的情況，無(wú)線傳感技術(shù)能夠在第一時(shí)間檢測(cè)出來(lái)，不讓這些未達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品流入市場(chǎng)，保證了我國(guó)消費(fèi)者的正常權(quán)益。同時(shí)無(wú)線傳感技術(shù)還能對(duì)工廠環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，一旦出現(xiàn)工廠污染指標(biāo)超過了國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)線傳感器就會(huì)發(fā)出警報(bào)，這也響應(yīng)了我國(guó)保護(hù)環(huán)境的國(guó)策。無(wú)線傳感通信技術(shù)在工業(yè)檢測(cè)中滲透到了每一個(gè)環(huán)節(jié)，工廠中的每一個(gè)大型的項(xiàng)目的研發(fā)與實(shí)施都離不開無(wú)線傳感技術(shù)，每一臺(tái)機(jī)器的正常運(yùn)行，都需要進(jìn)行各種精確的計(jì)算，而這種參數(shù)的計(jì)算都是非常復(fù)雜的，單單靠人工是不能解決的，所以要依靠無(wú)線傳感技術(shù)，它能夠?qū)⒐?jié)點(diǎn)中的能量、存儲(chǔ)、驗(yàn)算等數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的分析，針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)情況及時(shí)調(diào)整優(yōu)化，以保證企業(yè)的最大利益，尤其是近年來(lái)的局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)加入到工業(yè)檢測(cè)中，無(wú)線傳感技術(shù)就變得尤為重要，而無(wú)線傳感技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)就是大量電力的使用以及資源的有限性使得無(wú)線傳感技術(shù)不能夠被應(yīng)用到所有的工業(yè)生產(chǎn)中，在以后的工業(yè)研發(fā)中，不單單要針對(duì)電量的使用情況研發(fā)低損耗的用電電池，還要大力發(fā)展可再生能源在工業(yè)中的應(yīng)用，保證無(wú)線傳感技術(shù)不會(huì)隨著資源的消耗殆盡而消失。

3、智能家居。在智能家居的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一就是體現(xiàn)在古建筑物的保護(hù)上。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信能夠?qū)⒉杉瘽穸?、壓力、溫度和光照等傳感器?jié)點(diǎn)，分布到古建筑物中去，進(jìn)而能夠?qū)沤ㄖ锏母黜?xiàng)指標(biāo)性能進(jìn)行分析，幫助工作人員采取相應(yīng)的措施。第二就是在居家生活等方面。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信可以在家居或者家電里加入傳感器節(jié)點(diǎn)，通過互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，使人們的生活更加舒適和智能。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感多信道通信技術(shù)在我國(guó)的各方面的應(yīng)用中都發(fā)揮了積極地作用，但是隨之而來(lái)也帶來(lái)了某方面的負(fù)面影響，只有在以后的發(fā)展中不斷地優(yōu)化無(wú)線傳感技術(shù)，使之朝著節(jié)能化、高效化、環(huán)?；姆较虬l(fā)展，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感多信道通信技術(shù)才能夠得到穩(wěn)健的發(fā)展。

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