1、无线 传感器网络节点结构2本章目标 无线传感器网络中构成一个节点的主要组件 控制器，射频调制解调器，传感器，电池 理解这些组件的能量损耗方面 考虑不同操作模式的透视图和不同能量损耗对协议设计有什么样的影响 传感器节点的操作系统支持 一些示例节点 注解 : 本章的细节是 WSN专有的；能量损耗原理也适用于 MANET 3概要 传感器节点结构 能量供应和损耗 传感器节点的运行时间环境 个案研究 : TinyOS 4传感器节点结构 一个 WSN节点的主要组件 控制器 通信装置 传感器 /驱动器 存储器 能量供应 MemoryController Sensor(s)/actuator(s)Commun
2、icationdevicePower supply 5Ad hoc 节点结构 核心 : 本质上一样 但是 : 更多辅助设备 硬盘， 显示器，键盘， 声音接口， 照相机， 6控制器 主要选择 : 微控制器 通用处理器，嵌入式应用的最佳化，低能量损耗 数字信号处理器 信号处理任务的最佳化，在这里并不匹配 现场可编程门阵列 可能对测试有益 专用集成电路 只有当需要最佳性能，并不灵活 微处理器示例 德州仪器的 MSP430 16位精简指令集计算机内核， 相当于 4 MHz， 支持 2-10 kbytes RAM的版本 , 一些资料获取控制系统， 收发始终， 价格从 0.49美金开始 爱特梅尔公司的 A
3、TMega 8位的控制器，内存比 MSP430，但是处理速度比MSP430慢7通信装置 哪种传输介质 ? 无线电频率上的电磁波 ? 电磁波， 光 ? 超声波 ? 无线电收发机以无线波的形式传输一个比特流或者字节流 接受无线波之后把它转回为比特流或字节流8收发器特征 性能 接口：比特，字节，分组级？ 支持的频率范围 典型的是 ISM的 433 MHz 2.4 GHz频带 多路通道 ? 数据速率 ? 范围 ? 能量特征 接收数据的能量损耗？ 不同状态转换的时间和能量损耗？ 传输功率控制？ 功率效率 (发射功率中消耗功率的百分比 ?) 无线电性能 调制 ? (ASK, FSK, ?) 噪声因数 ?
4、NF = SNRI/SNRO 增益 ? (信号放大 ) 接收机灵敏度 ? (达到给定 Eb/N0 的最小 S) 阻塞性能 (在提示的频率偏移干涉下达到的 BER) 带外辐射 载波检测 & RSSI 特征 频率稳定度 (举例来说 ., 温度变化） 电压范围9收发器状态 收发器可以进入不同的运行状态，典型的是： 发射 接收 闲置 准备接收，但是并没有接收 计算机硬件的一些功能可以关闭，这样可以减少一些能量损耗 睡眠 收发机的有效部分被关闭 不能立即接收信息 离开睡眠状态的恢复时间和启动能量对收发器意义重大 研究问题 : 唤醒接收器 当收发器处于睡眠状态时可以通过无线电唤醒 (看起来是矛盾的 !)1
5、0无线收发机的例子 几乎是不限种类的都可用 一些例子 RFM TR1000 一族 916 或 868 MHz 400 kHz 带宽 多达 115,2 kbps 开关键控或者 ASK 输出功率动态可协调 最大功率大约是 1.4 mW 功率损耗低 Chipcon CC1000 频率范围从 300 MHz到 1000 MHz,，在 250 Hz 步上可编程 FSK 调制 提供 RSSI（接收信号强度指示） Chipcon CC 2400 802.15.4工具 2.4 GHz, DSSS 调制解调 250 kbps 比上述的收发机有更高的功率损耗 Infineon TDA 525x 一族 举例来说 ., 5250: 868 MHz ASK 或者 FSK 调制 RSSI,，高效的功率放大 智能的电源中断， “自我查询 ”机制 极好的抗阻塞性能
