在設計感測器網路物理層時需考慮哪些問題

❶ 設計無線感測器網路的節點部署方案時必須考慮哪些問題

設計無線感測器網路節點需要遵循以下幾個主要的原則。
（1）微型化與低成本
由於無線感測器網路節點數量大，只有實現節點的微型化與低成本才有可能大規模部署與應用。因此節點的微型化與低成本一直是研究人員追求的主要目標之一。對於目標跟蹤與位置服務一類的應用來說，部署的無線感測器節點越密，定位精度就越高。對於醫療監控類的應用來說，微型節點容易被穿戴。實現節點的微型化與低成本需要考慮硬體與軟體兩個方面的因素，而關鍵是研製專用的片上系統（System on Chip，SoC）晶元。對於傳統的個人計算機，內存2GB、硬碟100GB已經是常見的配置，而一個典型的無線感測器節點的內存只有4kB、程序存儲空間只有10kB。正是因為感測器節點硬體配置的限制，所以節點的操作系統、應用軟體結構的設計與軟體編程都必須注意節約計算資源，不能夠超出節點硬體可能支持的范圍。
（2）低功耗
感測器節點在使用過程中受到電池能量的限制。在實際應用中，通常要求感測器節點數量很多，但是每個節點的體積很小，攜帶的電池能量十分有限。同時，由於無線感測器網路的節點數量多、成本低廉、部署區域的環境復雜，有些區域甚至人員不能到達，因此感測器節點通過更換電池來補充能源是不現實的。如何高效使用有限的電池能量，來最大化網路生命周期是無線感測器網路面臨的最大的挑戰。
感測器節點消耗能量的模塊包括：感測器模塊、處理器模塊和無線通信模塊。隨著集成電路工藝的進步，處理器和感測器模塊的功耗變得很低。圖2-43給出了感測器節點各部分能量消耗情況。從圖中可以看出，感測器節點能量的絕大部分消耗在無線通信模塊。感測器節點發送信息消耗的電能比計算更大，傳輸1bit信號到相距100m的其他節點需要的能量相當於執行3000條計算指令消耗的能量。
圖2-43感測器節點各部分能量消耗情況無線通信模塊存在四種狀態：發送、接收、空閑和休眠。無線通信模塊在空閑狀態一直監聽無線信道的使用情況，檢查是否有數據發送給自己，而在休眠狀態則關閉通信模塊。從圖中可以看到，無線通信模塊在發送狀態的能量消耗最大；在空閑狀態和接收狀態的能量消耗接近，但略少於發送狀態的能量消耗；在休眠狀態的能量消耗最少。為讓網路通信更有效率，必須減少不必要的轉發和接收，不需要通信時盡快進入休眠狀態，這是設計無線感測器網路協議時需要重點考慮的問題。
（3）靈活性與可擴展性
無線感測器網路節點的靈活性與可擴展性表現在適應不同的應用系統，或部署在不同的應用場景中。例如，感測器節點可以用於森林防火的無線感測器網路中，也可以用於天然氣管道安全監控的無線感測器網路中；可以用於沙漠乾旱環境下天然氣管道安全監控，也可以用於沼澤地潮濕環境的安全監控；可以適應單一聲音感測器精確位置測量的應用，也可以適應溫度、濕度與聲音等多種感測器的應用；節點可以按照不同的應用需求，將不同的功能模塊自由配置到系統中，而不需重新設計新的感測器節點；節點的硬體設計必須考慮提供的外部介面，可以方便地在現有的節點上直接接入新的感測器。軟體設計必須考慮到可裁剪，可以方便地擴充功能，可以通過網路自動更新應用軟體。
（4）魯棒性
普通的計算機或PDA、智能手機可以通過經常性的人機交互來保證系統的正常運行。而無線感測器節點與傳統信息設備最大的區別是無人值守，一旦大量無線感測器節點被飛機拋灑或人工安置後，就需要獨立運行。即使是用於醫療健康的可穿戴節點，也需要獨立工作，使用者無法與其交互。對於普通的計算機，如果出現故障，人們可以通過重啟來恢復系統的工作狀態。而在無線感測器網路的設計中，如果一個節點崩潰，那麼剩餘的節點將按照自組網的思路，重新組成具有新拓撲的自組網。當剩餘的節點不能夠組成新的網路時，這個無線感測器網路就失效了。因此感測器節點的魯棒性是實現無線感測器網路長時間工作重要的保證。更多http://www.big-bit.com/news/list-75.html

❷ 物理層要解決哪些問題物理層的主要特點是什麼

物理層為設備之間的數據通信提供傳輸媒體及互連設備，為數據傳輸提供可靠的環境。如果您想要用盡量少的詞來記住這個第一層，那就是「信號和介質」。

物理層要盡可能地屏蔽掉物理設備和傳輸媒體，通信手段的不同，使數據鏈路層感覺不到這些差異，只考慮完成本層的協議和服務。

給其服務用戶（數據鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般為串列按順序傳輸的比特流）的能力，為此，物理層應該解決物理連接的建立、維持和釋放問題。在兩個相鄰系統之間唯一地標識數據電路。

(2)在設計感測器網路物理層時需考慮哪些問題擴展閱讀：

物理層的組成部分

物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。通信用的互連設備指DTE和DCE間的互連設備。DTE即數據終端設備，又稱物理設備，如計算機、終端等都包括在內。而DCE則是數據通信設備或電路連接設備，如數據機等。

數據傳輸通常是經過DTE──DCE，再經過DCE──DTE的路徑。互連設備指將DTE、DCE連接起來的裝置，如各種插頭、插座。LAN中的各種粗、細同軸電纜、T型接、插頭，接收器，發送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。

❸ 選用感測器需要考慮哪些問題

選用感測器需要考慮的問題比較多，我們一個個的來介紹。

1.測量的對象是什麼？用在哪種測量環境？

題主的問題沒有限定哪個行業，而挑選什麼類型的感測器需要分析多個方面的因素，所以我們要先考慮您購買感測器是用來測量什麼的，再考慮採用什麼類型的。

2.需要哪種原理的感測器？

即使我們是測量同一個物質，也有很多種不同原理的感測器可以選擇。比如：量程的大小、被測量位置對感測器體積的要求、測量方式是接觸式的還是非接觸式的、信號的引出方法、有線或是非接觸測量、感測器的來源、價格的高低等。

3.需要哪種性能指標的感測器？

性能指標有幾種選擇，下面具體說下

靈敏度的選擇

通常，在感測器的線性范圍內，希望感測器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利於信號處理。但要注意的是，感測器的靈敏度高，與被測量無關的外界雜訊也容易混入，也會被放大系統放大，影響測量精度。因此，要求感測器本身應具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的廠擾信號。感測器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的感測器；如果被測量是多維向量，則要求感測器的交叉靈敏度越小越好。

頻率響應

感測器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實際上感測器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。感測器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由於受到結構特性的影響，機械繫統的慣性較大，因有頻率低的感測器可測信號的頻率較低。在動態測量中，應根據信號的特點（穩態、瞬態、隨機等）響應特性，以免產生過火的誤差。

線性范圍——感測器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。感測器的線性范圍越寬，則其量程越大，並且能保證一定的測量精度。在選擇感測器時，當感測器的種類確定以後首先要看其量程是否滿足要求。但實際上，任何感測器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內，可將非線性誤差較小的感測器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。

穩定性

感測器使用一段時間後，其性能保持不變化的能力稱為穩定性。影響感測器長期穩定性的因素除感測器本身結構外，主要是感測器的使用環境。因此，要使感測器具有良好的穩定性，感測器必須要有較強的環境適應能力。

精度

精度是感測器的一個重要的性能指標，它是關繫到整個測量系統測量精度的一個重要環節。感測器的精度越高，其價格越昂貴，因此，感測器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多感測器中選擇比較便宜和簡單的感測器。如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的感測器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的感測器。

使用注意：在選擇感測器之前，應對其使用環境進行調查，並根據具體的使用環境選擇合適的感測器，或採取適當的措施，減小環境的影響。對某些特殊使用場合，無法選到合適的感測器，則需自行設計製造感測器。自製感測器的性能應滿足使用要求。

CW-76S工地揚塵感測器（粉塵檢測儀）是深圳市賽納威環境科技有限公司自主研發的集空氣動力學、數字信號處理、光電一體化的高科技產品，主要應用於檢測大氣中的粉塵質量濃度(PM值)，適用於建築工地、城市網格化監測、移動監測等領域和場合，是大氣質量檢測系統的核心模塊。

❹ 想了解一下，感測器節點硬體平台設計需要考慮哪些方面

感測器網路具有很強的應用相關性，在不同的應用要求下需要配套不同的網路模型、件系統和硬體平台。所以在感測器節點硬體平台的設計中需要從一下幾個方面考慮。物聯商業網提到，要考慮微型化、低功耗、擴展性和靈活性、穩定性和安全性、低成本。

❺ 關於無線感測器網路的安全,你認為未來面臨的攻擊主要包 含哪些

根據網路層次的不同，可以將無線感測器網路容易受到的威脅分為四類：

1、物理層：主要的攻擊方法為擁塞攻擊和物理破壞。

2、鏈路層：主要的攻擊方法為碰撞攻擊、耗盡攻擊和非公平競爭。

3、網路層：主要的攻擊方法為丟棄和貪婪破壞、方向誤導攻擊、黑洞攻擊和匯聚節點攻擊。

4、傳輸層：主要的攻擊方法為泛洪攻擊和同步破壞攻擊。

安全需求

由於WSN使用無線通信，其通信鏈路不像有線網路一樣可以做到私密可控。所以在設計感測器網路時，更要充分考慮信息安全問題。

手機SIM卡等智能卡，利用公鑰基礎設施（Public Key Infrastructure，PKI）機制，基本滿足了電信等行業對信息安全的需求。同樣，亦可使用PKI來滿足WSN在信息安全方面的需求。

1、數據機密性

數據機密性是重要的網路安全需求，要求所有敏感信息在存儲和傳輸過程中都要保證其機密性，不得向任何非授權用戶泄露信息的內容。

2、數據完整性

有了機密性保證，攻擊者可能無法獲取信息的真實內容，但接收者並不能保證其收到的數據是正確的，因為惡意的中間節點可以截獲、篡改和干擾信息的傳輸過程。通過數據完整性鑒別，可以確保數據傳輸過程中沒有任何改變。

3、數據新鮮性

數據新鮮性問題是強調每次接收的數據都是發送方最新發送的數據，以此杜絕接收重復的信息。保證數據新鮮性的主要目的是防止重放（Replay）攻擊。

4、可用性

可用性要求感測器網路能夠隨時按預先設定的工作方式向系統的合法用戶提供信息訪問服務，但攻擊者可以通過偽造和信號干擾等方式使感測器網路處於部分或全部癱瘓狀態，破壞系統的可用性，如拒絕服務（Denial of Service，DoS）攻擊。

5、魯棒性

無線感測器網路具有很強的動態性和不確定性，包括網路拓撲的變化、節點的消失或加入、面臨各種威脅等，因此，無線感測器網路對各種安全攻擊應具有較強的適應性，即使某次攻擊行為得逞，該性能也能保障其影響最小化。

6、訪問控制

訪問控制要求能夠對訪問無線感測器網路的用戶身份進行確認，確保其合法性。

❻ 物理層要解決哪些問題物理層的主要特點是什麼

物理層是OSI的第一層，它雖然處於最底層，卻是整個開放系統的基礎。物理層為設備之間的數據通信提供傳輸媒體及互連設備，為數據傳輸提供可靠的環境。主要性能：
⑴為數據端設備提供傳送數據的通路,數據通路可以是一個物理媒體,也可以是多個物理媒體連接而成.一次完整的數據傳輸,包括激活物理連接,傳送數據,終止物理連接.所謂激活,就是不管有多少物理媒體參與,都要在通信的兩個數據終端設備間連接起來,形成一條通路.
⑵
傳輸數據.物理層要形成適合數據傳輸需要的實體,為數據傳送服務.一是要保證數據能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬(帶寬是指每秒鍾內能通過的比特(BIT)數),以減少信道上的擁塞.傳輸數據的方式能滿足點到點,一點到多點,串列或並行,半雙工或全雙工，同步或非同步傳輸的需要.
⑶
完成物理層的一些管理工作.
特性：4個特性是機械特性、電氣特性、功能特性與規程特性。詳見：
http://ke..com/link?url=_ISzudHpvwyltIrI

❼ 智能感測器的研究和設計中應著重考慮什麼問題

您好
著重考慮到信號的線性度。
當然還有接入電壓（工作電壓）、負載能力和體積。