第一章 绪论
WSN的基本概念
无线网络的定义
允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，还包括近距离无线连接进行优化的红外线技术以及射频技术。利用无线电技术取代网线
分类：分为有基础设施网（5G基站）和无基础设施网（移动Ad Hoc网络，无线传感器网络）
无基础设施网又称为AdHoc网络，节点是分布式的，没有固定基站。无线AdHoc又可以分为移动Ad Hoc网络，无线传感器网络。前者终端是快速移动的，后者终端移动缓慢或者不移动。
AdHoc网络是一种多条的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网
无线自组网（无线AdHoc）是由几十个到上百个节点组成的，采用无线通信方式的，动态组网的多跳的移动对等网络
WSN（无线传感器网络）定义
大量静止的或者移动的传感器，以自组织和多跳的方式构成的无线网络。负责实现数据采集、处理、传输三种功能
传感器，感知对象，用户是传感器网络的三个基本要素。无线网络是传感器与传感器之间、传感器与用户之间最常用的通信方式
WSN系统的组成
每个传感器节点的组成：数据采集模块（传感器，A/D转换器），数据处理和控制模块（微处理器、存储器），通信模块（无线收发器），供电模块（电池，DC/DC能量转换器）
无线传感器网络一般包括传感器节点 和汇聚节点。
传感器节点在网络中可以充当采集者，数据中转站（传输周围传感器信息），簇头节点（接收周围传感器的信息综合后发送给汇聚节点或基站）
WSN的特征
与传统无线网络的区别
1.节点数量更加庞大，节点分布更加密集
2.节点更容易损坏，更容易造成网络拓扑结构的变动，且物理位置固定不动
3.传统无线网络的目标是提供高质量服务和高效宽带利用，其次才考虑节约能源；无线传感网络首要设计目标就是节约能源，这是二者的最重要区别之一
现场总线的区别
现场总线指的是工厂内的测量和控制机器的数字通信为主的网络
WSN实现了高性能化，高可靠化，保养便捷化，节省配线
传感器节点的限制
1.电源能量有限
体积微小，电池能量有限
无线传感器消耗能量的模块主要是传感器模块，控制模块，无线通信模块，绝大多数能量消耗在无线通信模块上
2.通信能力有限
无线通信的能量消耗与通信距离的关系为：E = k*d**n。其中k是系数，n的取值与环境因素有关
因此在满足通信联通度的前提下，尽量减少单跳的距离，100m为宜
3.计算和存储能力有限
传感器节点是一种微型嵌入式系统
WSN的主要特点
自组织性，以数据为中心，应用相关性，动态性，网络规模大，需要较高的可靠性
1.自组织性：传感器网络中的节点会动态的增加或减少，从而使得网络拓扑结构发生变化，传感器网络的自组织性要适应这种动态变化
2.以数据为中心：当前的Internet是以地址为中心的网络，传感器以数据为中心体现在节点编号与节点位置没有必然联系。
3.应用相关性：不同的传感器网络应用关心不同的物理量
4.动态性
5.网络规模大：地理分布广，分布密集
6.需要较高的可靠性：多工作在环境恶劣，人员难以到达的区域，可能会遭到人为、动物、环境破坏
WSN关键指标
网络的工作寿命，网络覆盖范围，网络搭建成本和难易程度
1.网络的工作寿命：任何一个传感器网络搭建前首要考虑的就是工作寿命，其工作寿命的主要影响因素是能源供给
2.网络覆盖范围：第二大性能指标是网络的覆盖面积，覆盖面积越大，使用寿命越低，因为更多的节点意味着信息传递消耗的能量更多，采样周期也会增加
3.网络搭建成本和难易程度：网络搭建简单是其突出优点，理想情况下，传感器网络可以根据任意的节点布置方式自组织网络
4.网络响应时间：每个网络都有规定的响应时间，但无线传感网络要求不高，但在安全类监测系统中，网络的响应时间是主要的评定指标
习题1
无线网络分为有基础与无基础两类
无线AdHoc网络分为移动AdHoc和无线传感网络
AdHoc网络是一种多跳，无中心，自组织无线网络，又称为多跳网。
无线自组网（无线AdHoc）是由几十个到上百个节点组成的，采用无线通信方式的，动态组网的多跳的移动对等网络
当前的Internet是以地址为 中心的网络，传感器以数据为中心体现在节点编号与节点位置没有必然联系。
第三章 WSN开发环境
P77，LED自动闪烁实验核心代码程序流程
第四章 网络拓扑控制与覆盖技术
P95WSN拓扑结构
1.平面网络结构：所有节点是对等关系，架构简单，采用自组织形成网络
2.分级网络结构：网络分为上下两层，上层为中心骨干节点，下层为一般传感器节点。分级网络通常以簇的形式存在
3.混合网络结构：依旧分为上下两层，但下层一般传感器节点之间成为对等关系，可以互相传递信息，其余与分级网络结构相同
4.Mesh网络结构：通常只允许和节点最近的邻居通信，尽管所有节点地位对等，但是某个节点可以被指定为簇首节点，可执行额外功能
P98拓扑结构的意义
网络寿命，减少通信负载，提高通信效率；辅助路由协议；数据融合策略；节点冗余
第五章WSN通信与组网技术
传统网络协议OSI参考模型
|-------|
| 应用层 |
| 表示层 |
| 会话层 |
| 传输层 |
| 网络层 |
| 数据链路层 |
| 物理层 |
WSN物理层设计
目前无线传感器网络采用的主要传输介质为：光波，无线电波，红外线
第七章 WSN协议技术标准
IEEE 802.15.4
该标准定下的LR WPAN具有以下特点
1.在不同载波频率下实现20kb/s，40kb/s，250kb/s（2.4GHz）三种不同传输效率
2.支持星状、点对点两种网络拓扑结构
3.有16位和64位两种地址格式，64位地址是全球唯一的扩展地址
4.支持冲突避免的载波多路侦听技术（CSMA/CA）
5.支持确认机制，保证传输可靠性
物理层
该标准下物理层的任务：激活和取消无线收发器，当前信道的能量检测，发送链路质量检测，CSMA/CA的空闲信道评估，信道频率的选择，数据发送与接受
IEEE 802.15.4标准定义了27条信道，标号为0-26.其中包含2.4GHz频段的16条，915MHz的10条，868MHz的1条。
物理层（PHY）通过射频连接件和硬件提供MAC层和无线物理信道之间的接口。物理层提供两种服务，PD-SAP提供物理层的数据服务，PLME-SAP提供管理服务
IEEE802.15.4的物理层帧结构
|-----|-----|-----|-----|-------|
| 4字节 | 1字节 | 1字节 || 变长 |
| 前导码 | SFD | 帧长度 | 保留位 | PSDU |
| 同步头 || 物理帧头 || PHY负载 |
ZIGBee协议栈原理
ZigBee基本特点：成本低，功耗低，时延短，网络容量大，安全，可靠
ZIgBee网络中存在三种逻辑设备类型：路由器（多个），协调器（一个），终端（多个）
红外数据传输技术
IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是由红外线数据标准协会置顶的一种无线协议。目前IrDA最高速率标准为4Mb/s，通信距离在1m以内，同时点对点通信室要求对准角度不能超过30°，红外传输要求在视距内完成，而且方向性强
第八章 WSN接入技术
面相WSN接入 P280
在无线传感器网络中，网关担任的是网络间的协议转换器。传统WSN网关是利用汇聚节点与PC相结合来实现的，。较为典型的有：基于有线通信方式的以太网，无线通信方式的GPRS，CDMA灯网关。
基于Internet的WSN网关，基于无线通信的WSN网关，基于公共电话网的WSN网关
第九章WSN的应用
智能家居系统的网络结构 P333
智能家居可选择的网络拓扑有三种，星状，树状，网状。
一个基于ZIgBee技术的智能家居系统包括以下六部分：网络协调器，信息采集节点，控制节点，路由节点，PC，智能网关
ZIGBee网络中有三种节点：ZIGBee协调器，ZIgBee路由器，ZigBee终端设备
人工智能物联网的技术架构 P410
感知层，接入层，边缘层，核心交换层