劉晟

（湖南省麓山國(guó)際實(shí)驗(yàn)中學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410006 ）

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用分析

劉晟

（湖南省麓山國(guó)際實(shí)驗(yàn)中學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410006 ）

物聯(lián)網(wǎng)是近年來(lái)研究的特點(diǎn)問(wèn)題，也是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)新的歷史階段，物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)非常多樣。本文主要對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用

隨著現(xiàn)代高科技的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。物聯(lián)網(wǎng)是由互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而來(lái)的，它不僅把網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)等融入其中，更是引進(jìn)了無(wú)線傳感器技術(shù)，加速了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。無(wú)線傳感器技術(shù)結(jié)合了多種高科技技術(shù)，所以無(wú)線傳感器也成為了現(xiàn)階段下的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1.1 無(wú)線傳感器

無(wú)線傳感器是集齊感知、計(jì)算、通信三種能力與一體的一類(lèi)微型傳感器，傳感器的連接就像各種不同的電腦與互聯(lián)網(wǎng)相連接的方式。

1.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的問(wèn)題

物聯(lián)網(wǎng)中，由于不同的場(chǎng)所和不同的對(duì)象，傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成也是不同的，但大多數(shù)都是由數(shù)據(jù)的收集、處理、傳送、儲(chǔ)存和電源等組成。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的收集和傳送，為此，必須要擁有充分的數(shù)據(jù)處理和儲(chǔ)存能力。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不計(jì)其數(shù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的成本都是個(gè)大問(wèn)題。所以，必須要在滿足系統(tǒng)需要的情況下，把節(jié)點(diǎn)的成本降到最低。

1.2.1 功耗問(wèn)題

因?yàn)樵谝粋€(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量非常多，所以在作業(yè)時(shí)只能靠其自身的電源，因此就必須要考慮它的功耗問(wèn)題。例如，在當(dāng)前，傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議一般使用的是“偵聽(tīng)/休眠”相互交換的信息模式，傳感器節(jié)點(diǎn)在空閑時(shí)自主轉(zhuǎn)變?yōu)樾菝吣Ｊ剑詼p少不必要的偵聽(tīng)。為了減少數(shù)據(jù)間的沖撞和串音可以依據(jù)協(xié)議而采取不同的方法，把MAC協(xié)議分成三大類(lèi)：（1）利用時(shí)分復(fù)用的方法使每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有自己獨(dú)立的穩(wěn)固的信道；（2）使用頻分復(fù)甩或碼分復(fù)用的方法，將節(jié)點(diǎn)分配為沒(méi)有任何矛盾的信道；（3）采取競(jìng)爭(zhēng)模式，確保節(jié)點(diǎn)在隨機(jī)的應(yīng)用信道時(shí)不會(huì)受到其他節(jié)點(diǎn)的干預(yù)。這三種方法不僅節(jié)約了傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗也確保了傳感器節(jié)點(diǎn)的公正性。

1.2.2 路由問(wèn)題

每個(gè)無(wú)線傳感器在網(wǎng)絡(luò)中所占據(jù)的位置也是不同的，所以路由問(wèn)題是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的重中之重，是其研究的要點(diǎn)。我們需要一個(gè)協(xié)議來(lái)保證傳感器中端點(diǎn)的轉(zhuǎn)移和調(diào)節(jié)各個(gè)端點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送的公平性。依照系統(tǒng)構(gòu)造的不同我們可以將路由器分為平面型和分級(jí)型兩種類(lèi)型。

1.3 在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

當(dāng)前無(wú)線傳感器的應(yīng)用研究主要集中在協(xié)議通信層、網(wǎng)絡(luò)管理技

術(shù)層和網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)層這三方面。其中協(xié)議的探究和節(jié)能的實(shí)踐是互相配合，互相輔助的。

2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的含義

所謂的物聯(lián)網(wǎng)就是指依靠射頻辨別、紅外感應(yīng)、全球定位和激光掃描等信息感應(yīng)裝置，依照協(xié)議的規(guī)定，將任何物品和互聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)信息交流和溝通，完成網(wǎng)絡(luò)智能化辨別、定位、監(jiān)督和管理的一種新型技術(shù)，隨著科技水平的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域中得到了普及性應(yīng)用，取得了良好的效果，成為未來(lái)階段下網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向?？梢哉f(shuō)，目前我們已經(jīng)全面步入了物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)我們的生活、工作、學(xué)習(xí)都產(chǎn)生了深刻的影響。

2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中組成

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)的支持，包含了兩層意思：（1）互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵和根本，物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的延長(zhǎng)和擴(kuò)充；（2）物聯(lián)網(wǎng)相比互聯(lián)網(wǎng)擁有更宏大的網(wǎng)絡(luò)，將任何物品進(jìn)行聯(lián)接，而這些物品利用傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)相連，進(jìn)行信息交流和溝通。如果單從技術(shù)上來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)就是利用各種傳感器設(shè)備與當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)互相交流連接的新技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)不僅和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)有著密切的聯(lián)系，同時(shí)它還與現(xiàn)代的控制技術(shù)有著密切的關(guān)系。

2.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的功能來(lái)分析，物聯(lián)網(wǎng)具有三個(gè)特點(diǎn)：一是全方位感知功能，就是通過(guò)RFID、傳感器和二維碼等方式每時(shí)每刻的獲得被檢測(cè)物體的訊息；二是可以信賴的數(shù)據(jù)信息傳送，借助各式各樣的電信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系，能夠?qū)⑽矬w的訊息及時(shí)有效精準(zhǔn)的傳送出去；三是能夠智能化處理，通過(guò)現(xiàn)代智能化的控制技術(shù)和計(jì)算方式，解析和管理數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)智能化的掌控。

總而言之就是，通過(guò)各式各樣的傳感器設(shè)備將物品信息引入到物聯(lián)網(wǎng)中，在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)上建立一個(gè)宏大的傳感網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)物品之間的交流。從中不難看出傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中起著重大的作用。

2.4 無(wú)線傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用

感知層是由RFID技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、短距離無(wú)線通訊技術(shù)支撐的，是物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的根本。感知層通過(guò)將傳感器端點(diǎn)接入網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，智能端點(diǎn)感應(yīng)信息，并自動(dòng)組網(wǎng)傳送到上一層的網(wǎng)關(guān)接入點(diǎn)，在經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)將感應(yīng)到的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層傳送到后臺(tái)進(jìn)行處理分析。后臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)分析完成后，發(fā)送相關(guān)的命令到相對(duì)應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以此來(lái)完成對(duì)被測(cè)物體的控制調(diào)整或遠(yuǎn)程監(jiān)控。傳感器網(wǎng)關(guān)是由中央處理和存儲(chǔ)單元及射頻收發(fā)模塊和通信模塊等硬件構(gòu)成。中央處理單元的作用就是分析傳感器端點(diǎn)搜集到的數(shù)據(jù)和發(fā)布控制指令。無(wú)線傳感器改善了原來(lái)有線數(shù)據(jù)傳輸方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線傳感器雖然在數(shù)據(jù)處理和傳送方式還有待完善。但是隨著當(dāng)今科技的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普遍應(yīng)用，無(wú)線傳感器有著極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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TN929.5；TP212.9；TP391.44

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1003-5168（2015）11-240-01