思维导图
2025-03-30 13:42 15
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# 思维导图
## 一、通信原理
### （一）无线传感器网络通信概述
#### 定义：众多传感器节点无线自组多跳网络，协作感知、处理并传输信息。
#### 特点：大规模、自组织、拓扑动态、以数据为中心、资源受限。
#### 架构：含传感器节点、汇聚节点、传输网络及用户界面。
### （二）通信原理重要性
#### 保障数据传输，维持网络运行。
#### 支撑应用功能实现。
#### 优化资源利用，提升网络性能与寿命。
## 二、无线通信基础
### （一）信号与系统基础
#### 信号分类：模拟/数字、连续/离散时间等。
#### 分析方法：时域、频域分析。
#### 系统分类：线性/非线性、时变/时不变等。
#### 系统响应：零输入、零状态、全响应。
### （二）通信系统模型
#### 组成：信源、发送设备、信道、接收设备、信宿。
#### 系统差异：模拟与数字通信系统在信号及性能上有别。
#### 调制解调：调制搬移频谱，解调恢复信号。
### （三）信道模型
#### AWGN信道：噪声为高斯白噪声，影响传输质量。
#### 瑞利信道：多径衰落模型，幅度服从瑞利分布。
#### 其他：如莱斯信道等。
## 三、无线传感器网络通信协议
### （一）物理层
#### 调制解调：FSK、PSK、QAM等技术。
#### 编码解码：信道编码抗干扰，信源编码压缩数据。
### （二）数据链路层
#### 同步定位：时间同步保时钟一致，定位技术确定节点位置。
#### MAC协议：随机接入（如CSMA/CA）、动态信道分配（TDMA、CDMA）、调度算法（能量感知、公平性）。
#### 数据帧结构：帧头、数据、帧尾（含校验）。
#### 错误检测纠正：检测（CRC等）、纠正（FEC）。
### （三）网络层
#### 路由协议：距离矢量（RIP）、链路状态（OSPF）、按需（AODV）及优化算法。
#### 地址命名：分配地址（如IPv6），赋予名称。
#### 网络协议：如RPL等。
## 四、传感器网络特有通信问题
### （一）能量效率与节能
#### 能耗来源：通信、计算、感知等，通信占比大。
#### 节能策略：休眠唤醒、功率控制、数据融合节能。
### （二）数据压缩与编码
#### 压缩算法：无损（哈夫曼等）、有损（小波变换等）。
#### 编码优化：依数据特点设计高效方案。
### （三）数据融合与协同
#### 融合方法：规则、统计、模型（卡尔曼滤波等）。
#### 协同处理：节点协作提升处理效率与准确性。
### （四）节点协作与通信
#### 协作模式：中继、分布式天线协作。
#### 协同协议：如协作分集协议。
## 五、无线传感器网络通信应用
### （一）环境监测
#### 气象、水质、土壤参数监测。
### （二）健康监控
#### 可穿戴设备生理参数监测与远程医疗。
### （三）智能家居
#### 家电控制与安防监控。
### （四）军事应用
#### 战场侦察与目标跟踪。
### （五）工业自动化
#### 生产过程监控与设备故障诊断。
## 六、安全与隐私
### （一）安全威胁
#### 物理、数据链路、网络、应用层威胁。
### （二）加密认证
#### 对称/非对称加密，节点与数据认证。
### （三）隐私保护
#### 数据匿名化、差分隐私。
## 七、网络仿真与评估
### （一）仿真工具
#### NS - 2、NS - 3、OMNeT++ 。
### （二）评估指标
#### 吞吐量、延迟、丢包率、能量效率。
### （三）实验分析
#### 设计实验、采集数据、分析评估并改进。
作者其他创作
