彭 芬

（武漢職業(yè)技術(shù)學院，武漢 430074）

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分布式網(wǎng)絡傳感器綜述及其在無線局域網(wǎng)中應用的問題探討

彭 芬

（武漢職業(yè)技術(shù)學院，武漢 430074）

摘 要：隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器應運而生。由這些微型傳感器構(gòu)成的分布式無線傳感器網(wǎng)絡（Distributed Sensor Network，DSN）成為近年來一個重要的研究領域。文章介紹分布式網(wǎng)絡傳感器、無線局域網(wǎng)的發(fā)展歷程，并分析其面臨解決的一系列問題。

關鍵詞：分布式 網(wǎng)絡傳感器 發(fā)射端 接收端

1 分布式網(wǎng)絡傳感器綜述

1.1 網(wǎng)絡傳感器的發(fā)展歷程

眾所周知，傳感器是一種將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可輸出信號的裝置。它由用于測量的敏感元件和用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換元件組成。而無線網(wǎng)絡傳感器則是一種嵌入式設備，既具有信息傳輸與控制功能，同時具備通信能力和計算能力。隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，無線網(wǎng)絡傳感廣泛應用在各個領域中。無線網(wǎng)絡傳感器和傳統(tǒng)的傳感器相比有更多優(yōu)勢。首先，傳輸效率更高，其次，無線網(wǎng)絡傳感器的抗干擾能力更強，能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的錯誤并予以糾正。無線網(wǎng)絡傳感器采用先進的接口技術(shù)，賦予系統(tǒng)更多的靈活性和便捷性，使線路布置更加簡單。無線網(wǎng)絡傳感器的出現(xiàn)打破了互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)無線傳輸?shù)木置?，使?shù)據(jù)的無線遠距離傳輸變成現(xiàn)實。如今，我國對無線網(wǎng)絡傳感器的研究仍然處于探索階段。

1.2 智能傳感器接口模塊標準概述

智能傳感器接口模塊標準，也被稱為IEEE 1451標準。在過去，傳感器和互聯(lián)網(wǎng)幾乎是相互獨立的。然而，如今網(wǎng)絡技術(shù)不斷進步，使得兩者之間緊密相連。

眾所周知，控制網(wǎng)絡的構(gòu)成有著千萬種可能。不同的接口，不一樣的結(jié)構(gòu)，都會導致網(wǎng)絡發(fā)生巨大變化。因此，負責數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅髟谶\行過程中應當遵從相關標準。遺憾的是，不少網(wǎng)絡傳感器的生產(chǎn)廠家同樣無法確保產(chǎn)品能夠符合網(wǎng)絡線路布置的需求。一般來說，總線網(wǎng)絡由于使用場合各不相同，所以它們的優(yōu)劣勢也會有所不同。不同的網(wǎng)絡之間仍然無法實現(xiàn)互通和兼容，相互獨立的局面使得用戶在的使用十分不便。傳感器接口標準只有通用化、科學化、合理化，才能夠真正使其生產(chǎn)商和用戶切切實實從中受益。無可否認，IEEE 1451標準的建立使得網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸更加規(guī)范。

2 無線局域網(wǎng)的發(fā)展及分布式網(wǎng)絡傳感器的設計

2.1 無線局域網(wǎng)的發(fā)展

在沒有WLAN網(wǎng)絡之前，人們的通信不得不依靠一個復雜的通路。然而，隨著技術(shù)的不斷進步，人們發(fā)現(xiàn)原來的網(wǎng)絡已經(jīng)無法滿足需求。為了進一步提升網(wǎng)絡運行速度，提高辦事效率，人們利用無線通信技術(shù)發(fā)明了新的無線局域網(wǎng)。從本質(zhì)上來說，無線通信技術(shù)是一種利用電磁波實現(xiàn)信息空中傳輸功能的方式。無線通信技術(shù)的發(fā)展徹底改變了人們傳統(tǒng)的生活方式。如今，無線技術(shù)已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一種技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷進步，無線通信技術(shù)不斷發(fā)展，給用戶帶來便利，讓數(shù)據(jù)傳輸不再受距離和速度的限制。

為了進一步提升網(wǎng)絡運行速度，提高辦事效率，人們利用無線通信技術(shù)發(fā)明了新的無線局域網(wǎng)。為了規(guī)范無線局域網(wǎng)的使用，國際上制定了一個大家所認可的標準，并將其命名為IEEE802.11x。在標準剛建立之初，其作用僅僅局限于信息的獲取，速度相對較慢。于是，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，新的標準應運而生。

2.2 分布式網(wǎng)絡傳感器的設計

無線網(wǎng)絡傳感器一般由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，能夠根據(jù)規(guī)律將接收的信號轉(zhuǎn)換成所需的輸出信號。如今，無線網(wǎng)絡傳感器在我國的工業(yè)行業(yè)中應用較為廣泛。工業(yè)往往對傳感器的要求更加嚴格，雖然數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量并不算很大，但是無線網(wǎng)絡傳感器需要在較為復雜的環(huán)境下工作。這就要求網(wǎng)絡傳感器應當具備體積較小、運行穩(wěn)定、安裝方便等特點。

分布式網(wǎng)絡傳感器和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡傳感器有著不同之處。它采用了先進的無線射頻芯片技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和管理。該分布式網(wǎng)絡傳感器能夠采集數(shù)據(jù)，儲存數(shù)據(jù)，編排數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)，并且通過設定密碼對數(shù)據(jù)進行保護。單片機是一個具備多種功能的微型計算機系統(tǒng)，能夠?qū)⒁粋€計算機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集成到一個芯片上。目前，它在電器設備、儀表、工程中應用廣泛。單片機可以大致劃分為三種類型，分別是通用型、總線型以及控制型。通用型的單片機較為常見，它不是針對某個產(chǎn)品或者某個領域設計，具有通用性。本文所研究的傳輸設備所使用的單片機是通用型的單片機。

3 實際應用中亟待解決的問題

大量實驗結(jié)果和統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，分布式網(wǎng)絡傳感器在無線局域網(wǎng)中的應用

中亟待解決的問題主要包括以下幾個大類。

（1）通信協(xié)議，主要包括物理層通信協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、網(wǎng)絡層協(xié)議以及傳輸層協(xié)議等，且每種協(xié)議內(nèi)部又包括多個要素。這些協(xié)議問題能否順利解決，是實現(xiàn)該技術(shù)實際應用的基礎。

（2）網(wǎng)絡管理，主要包括在不損失網(wǎng)絡性能的基礎上如何控制能量消耗以及無線傳感網(wǎng)絡的安全問題。這是該技術(shù)應用和發(fā)展的保障。

（3）應用層支撐技術(shù)。由于該技術(shù)主要針對網(wǎng)絡應用，所以對同步性要求極高，要求必須與網(wǎng)絡時間同步。此外，該技術(shù)對定位的精度要求較高，因為只有高精度定位，才能以最少的硬件資源、最低的成本以及最低的能耗定位相應節(jié)點。

（4）對配套硬件的要求。由于該技術(shù)絕大多數(shù)時候應用于特定技術(shù)，因此在保證精度的前提下，要求配套硬件盡可能微型化。

除上述原因外，由于可持續(xù)發(fā)展的要求，對該技術(shù)的綠色能源來源也提出了一系列要求。從上述角度上說，無線傳感器的應用系統(tǒng)發(fā)展前景巨大，但在目前技術(shù)水平上可能會受到一系列制約，只有全面解決這些技術(shù)問題，才可以實現(xiàn)進一步的推廣。

參考文獻

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Research on Distributed Network Sensor and Its Application in Wireless Local Area Network Problems

PENG Fen
（Wuhan Polytechnic， Wuhan 430074）

Abstract:With the rapid developm ent of communication technology， embedded computing technology and sensor technology，micro sensors with s ensing capability， com puting power and communication ability have emerged as the times require. Sensor Network Distributed （DSN） has become an important research field in recent years by the dis tributed wireless sensor networks （WSN） composed of these micro sensors. This paper introduced the development process of distributed sensor network， wireless local area network， and analyzes its face a series of problem solving.

Key words:distributed， network sensor， transmitter， receiver