1 无线传感网的概念、组成
1.1 概念
WSN（无线传感网络）由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成的，并通过无线通信形式形成的一个多跳的自组织的网络系统
1.2 组成
无线传感网络由无线传感节点、汇聚节点、管理节点3部分组成
无线传感节点
- 通常是微型嵌入式系统，信息收集，处理，传递，存储，融合，转发
- 结构：
- 组成：
传感模块，处理模块，无线通信模块，能量供应模块
汇聚节点
- 功能较为强大的嵌入式基站
- 主要负责收集、汇聚数据
- 经由网关提交给管理节点
- 汇聚节点和网关通常集成在一个物理设备中
管理节点
- 一台计算机，或者功能强大的嵌入式处理设备
- 配置和管理网络
- 发布监测任务
- 收集监测数据
2 Zigbee技术的特点和性能指标
2.1 Zigbee技术简介
- ZigBee联盟制定，基于IEEE 802.15.4标准（个域网标准），在IEEE 802.15.4标准增加了网络层和应用层的框架，成为无线传感网络的主要组网技术之一。
- ZigBee适合由电池供电的无线通信场合，ZigBee无线设备工作在公共频段上（全球2.4GHz，美国915MHz，欧洲868MHz），传输速率为20 ~ 250kbit/s，传输距离为10 ~ 75m。
2.2 Zigbee技术特点
- 省电：
节点大部分时间处于睡眠状态，当需要发送数据时，Zigbee可以在15毫秒内由睡眠状态进入工作状态 - 廉价
- 可靠：Mac层就有确认机制
- 时延短：
15毫秒由睡眠状态进入工作状态；蓝牙需要3～10s、WiFi 需要3 s - 网络容量大： 254个子节点，全网最多65000节点
- 安全保障：AES - 128加密算法
3 WSN（无线传感网络）的核心支撑技术
包括拓扑控制、时间同步和数据融合三大技术
3.1 拓扑控制
指通过某种机制自适应地将节点组织成特定的网络拓扑形式，以达到均衡节点能耗、优化数据传输的目的。
3.1.1 功率拓扑算法
- 发射功率决定了节点的通信距离
- 多跳方式
- 尽可能地降低节点的发射功率
- 是一种跨层技术
3.1.2 层次拓扑结构控制算法
- 层次拓扑控制就是利用分簇思想，依据一定的算法，将网络中的传感器节点划分为两类：簇头节点和簇内节点。
- 根据簇头产生的方式的不同，分簇算法又可以分为分布式和集中式两种。
3.2 时间同步
3.2.1 无线传感器网络的传输时延
- 发送时间
- 访问时间
- 传播时间
- 接收时间
3.2.2 时间同步的分类
- 排序
- 相对同步
- 绝对同步
3.2.3 WSN的时间同步协议
RBS——参考广播时钟同步
TPSN——传感网络时间同步
DMTS——延迟测量时间同步
LTS——轻量级时间同步
FTSP——泛洪时间同步协议
3.3 数据融合
- 数据融合是指将多份数据或信息进行处理，组合出更有效、更符合用户需求的数据的过程
3.3.1 数据融合的作用
- 节省能量
- 获得更准确的信息
- 提高数据收集效率
3.3.2 数据融合的种类和方法
1、种类
- 根据融合前后信息量的变化：
有损融合和无损融合 - 根据数据来源
局部融合和全局融合 - 根据融合的操作级别
数据级、特征级融合和决策级融合- 数据级融合，在节点处进行，不依赖用户需求；
- 特征级融合，在基站处进行；
- 决策级融合，在基站处进行，专门针对应用需求。
- 数据融合可以在协议栈的各个层次进行
2、数据融合的方法
- 贝叶斯方法
- 神经网络法
- D-S证据理论
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