《物聯網技術與應用》課件-5. 無線傳感器網絡技術

物聯網技術與應用5.1無線傳感器網絡概述知識目標掌握無線傳感器網絡的概念、特征及其與Ad-hoc網絡的區(qū)別。能力目標具備無線傳感器網絡的邏輯結構分析能力。思政目標培養(yǎng)學生具備自主學習、多元化學習的職業(yè)化學習素養(yǎng)。物聯網技術與應用02無線傳感器網絡定義03傳感器網絡的常用邏輯結構04WSN與Ad-hoc網絡的比較01無線網絡分類物聯網技術與應用目錄Part01無線網絡分類物聯網技術與應用無線傳感器網絡屬于一種無線網絡，所謂無線網絡就是利用無線電波作為信息傳輸媒介，完成網絡中各節(jié)點設備間的信息交互。需要固定基站如：手機、WLAN有基礎設施分布式節(jié)點無固定基站移動Ad-hoc網絡無線傳感器網絡如：美軍101空降師裝備的Ad-hoc網絡通信設備無基礎設施Part02無線傳感器網絡定義物聯網技術與應用無線傳感器網絡是一種集成了傳感器技術、微機電系統(tǒng)技術、無線通信技術和分布式信息處理技術的新型網絡技術。通過節(jié)點間協(xié)作的感知、采集和處理，并將處理后的信息傳送到感興趣的網絡終端用戶，從而使之成為Internet從虛擬世界到物理世界的延伸，成為邏輯上的信息世界與真實物理世界的連接橋梁，將信息世界與物理世界融為一體。是由部署在監(jiān)測區(qū)域內大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域內被監(jiān)測對象的信息，并發(fā)送給觀察者。在這個定義中，傳感器網絡實現了數據采集、處理和傳輸三種功能。而這正是對應著現代信息技術的三大基礎技術，即傳感器技術、計算機技術和通信技術，他們分別構成了信息系統(tǒng)的感官、大腦和神經三個部分，因此無線傳感器網絡正是這三種技術的結合，可以構成一個獨立的現代信息系統(tǒng)。無線傳感器網絡（WirelessSensorNetwork,WSN）傳感器網絡的節(jié)點間距離很短，一般采用多跳的無線通信方式進行通信。傳感器網絡可以在獨立環(huán)境下運行，也可以通過網關連接到主干網絡，通過自組織無線通信網絡，以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端。無線傳感器網絡必須具備三個要素：無線傳感器具有感知功能，有路由選擇功能用于檢測周圍時間或環(huán)境參數感知對象需要被感知的任何事物或環(huán)境參數觀察者即用戶Part03傳感器網絡的常用邏輯結構物聯網技術與應用傳感器網絡通過無線電路和無線接口模塊，向監(jiān)控主機發(fā)送傳感器數據，實現傳感器網絡的邏輯功能。無線接入模塊傳感器1傳感器2傳感器n監(jiān)控主機……無線鏈路物聯網技術與應用傳感器節(jié)點的處理器模塊完成計算與控制功能。射頻模塊完成無線通信傳輸功能傳感器探測模塊完成數據采集功能，通常由電池供電，封裝成完整的低功耗無線傳感器網絡。各種類型的低功耗網絡終端節(jié)點可以構成新型拓撲結構或混合型的ZigBee拓撲結構，有的路由節(jié)點還可以采用電源供電方式。網關節(jié)點只需要有處理器模塊和射頻模塊，通過無線方式接收探測終端發(fā)送來的數據信息，再傳輸給有線網絡的PC或服務器。如果通信環(huán)境發(fā)生變化，導致兩個節(jié)點失效時，先前借助他們傳輸數據的其他節(jié)點，則自動重新選擇路由保證在網絡出現故障時能夠實現自動愈合。Part04WSN與Ad-hoc網絡的比較物聯網技術與應用節(jié)點數量更為龐大多數節(jié)點為靜止能量有限拓撲結構被動變化WSN幾十至上百個節(jié)點節(jié)點全移動能量可連續(xù)提供拓撲結構主動變化Ad-hoc網絡無線傳感器網絡特征：無線傳感網包括了大面積的空間分布能源受限制網絡自動配置，自動識別節(jié)點網絡的自動管理和高度協(xié)作課堂小結傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的三要素。無線傳感器網絡是Ad-hoc網絡的一個重要分支，具有包括大面的空間分布、能源受限制、網絡自配置、自管理和高度協(xié)作等特點。無線傳感器網絡是是大量靜止的或移動的傳感器，以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，其目的是協(xié)作的感知，采集，處理和傳輸網絡覆蓋區(qū)域內感知對象的監(jiān)測信息，并報給用戶。物聯網技術與應用5.2無線傳感器網絡體系結構知識目標掌握無線傳感器網絡的系統(tǒng)結構及節(jié)點的結構。能力目標具備分析無線傳感器網絡的節(jié)點限制條件的原因及提出解決問題的能力。思政目標培養(yǎng)學生初步具備研究文獻來分析和描述實際系統(tǒng)工程問題的素養(yǎng)。物聯網技術與應用02無線傳感器網絡節(jié)點的結構03無線傳感器節(jié)點的限制條件01無線傳感器網絡系統(tǒng)結構物聯網技術與應用目錄Part01無線傳感器網絡系統(tǒng)結構物聯網技術與應用WSN通常包括傳感器節(jié)點（SensorNode）、匯聚節(jié)點（SinkNode）和管理節(jié)點。大量傳感器節(jié)點隨機部署在監(jiān)測區(qū)域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網絡。傳感器節(jié)點監(jiān)測的數據，沿著其他傳感器節(jié)點逐條進行傳輸。在傳輸過程中監(jiān)測數據可能被多個節(jié)點處理，經過多跳后路由到匯聚節(jié)點，最后通過互聯網或衛(wèi)星到達管理節(jié)點。用戶通過管理節(jié)點對傳感網進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務以及收集監(jiān)測數據。匯聚節(jié)點的處理能力、存儲能力和通信能力相對較強。管理節(jié)點一般為普通的計算機系統(tǒng)，充當無線傳感器網絡服務器的角色。傳感器節(jié)點功能：采集、處理、控制和通信，兼顧節(jié)點和路由器特點：資源受限（存儲、計算、通信、能量）Sink節(jié)點功能：鏈接傳感器網絡與Internet等外部網絡，實現兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉換，發(fā)布管理節(jié)點的監(jiān)測任務，轉發(fā)收集到的數據。特點：連續(xù)供電、功能強、數量少等Part02無線傳感器網絡節(jié)點的結構物聯網技術與應用無線傳感器網絡節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應模塊4個部分組成。負責監(jiān)測區(qū)域內信息的采集和數據轉換負責控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理本身采集的數據以及其他節(jié)點發(fā)來的數據負責與其他傳感器節(jié)點進行無線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數據為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量Part03無線傳感器節(jié)點的限制條件物聯網技術與應用傳感器節(jié)點通過協(xié)議自組織成一個分布式網絡，將采集來的數據通過優(yōu)化后經無線電波傳輸給信息處理中心。傳感器節(jié)點在實現各種網絡協(xié)議和應用系統(tǒng)時也存在一些限制和約束。因此傳感器節(jié)點通過各種方式大量部署在被感知對象內部或者附近。傳感器節(jié)點的限制有：電源能量有限、通信能力有限、計算和存儲能力有限。（1）電源能量有限當前工業(yè)水平限制，決定用太陽能電池、微光電池、生物能電池、地熱電池等可以從自然界中汲取能量轉換為電能的電池來代替化學電池，實現能量自補充的策略也不現實；從傳感器網絡的特性出發(fā)，使用新的分簇算法、路由協(xié)議，通過減小節(jié)點能量消耗來延長（最大化）網絡生命周期是當前研究的一個重點。傳感器節(jié)點體積微小，決定其攜帶的化學電池能量有限；節(jié)點個數多，成本低，部署區(qū)域環(huán)境復雜（人員不能到達），決定更換電池補充能量的策略不現實；電源能量有限（1）電源能量有限傳感器節(jié)點消耗能量模塊：傳感器模塊（低）處理器模塊（低）無線通信模塊（高：約80%）隨著集成電路工藝的進步處理器和傳感器模塊的功耗變得很低，絕大部分能量主要消耗在無線通信模塊上。傳感器節(jié)點傳輸信息時要比執(zhí)行計算時更消耗電能，傳輸1比特信息100米距離需要的能量大約相當于執(zhí)行3000條計算指令所消耗的能量。（1）電源能量有限無線通信模塊的四種狀態(tài)：如何讓網絡通信更有效，減小不必要的轉發(fā)和接收，不需要通信時盡快進入睡眠狀態(tài)，是減小能耗的重要策略。發(fā)送

消耗能量最大接收消耗能量低空閑一直監(jiān)聽無線信道的使用情況，檢查是否有數據發(fā)送給自己，接近接收狀態(tài)能耗。睡眠關閉通信模塊，效能能量最少。（2）通信能力有限無線通信消耗能量與傳輸距離之間的關系：E=kd^n，2<n<4。隨通信距離增加，能量急劇消耗。在滿足通信聯通度的前提下，應盡量減少通信距離，一般而言，傳感器節(jié)點無線通信半徑小于100米比較合適。節(jié)點能量限制網絡覆蓋范圍大采用多跳路由的傳輸機制。節(jié)點無線通信帶寬有限，能量變化受自然環(huán)境影響。無線通信性能經常變化，頻繁出現通信中斷。如何設計網絡通信機制以滿足傳感器網絡的通信需求是一個挑戰(zhàn)。傳感器節(jié)點是一種微型嵌入式設備，要求它價格低、功耗小，這些限制必然導致其攜帶的處理能力比較弱，存儲器容量比較小。為了完成各種任務，傳感器節(jié)點需要完成監(jiān)測數據的采集和轉換、數據的管理和處理、應答匯聚節(jié)點的任務請求和節(jié)點控制等多種工作。如何利用有限的計算和存儲資源完成諸多協(xié)同任務，成為傳感網絡設計所需要考慮的問題。（3）計算和存儲能力有限采用低功耗電路和新型系統(tǒng)設計技術，開發(fā)超低功耗微處理器，降低微處理器的絕對功耗；01處理器的動態(tài)能量管理。當節(jié)點周圍沒有感興趣的事件發(fā)生時，部分模塊處于空閑狀態(tài)，把這些組件關掉或調到更低功耗的睡眠狀態(tài)02處理器的動態(tài)電壓調節(jié)。當計算負載較低時，通過降低微處理器的工作電壓和頻率來降低處理能力，從而節(jié)約微處理器的功耗。03提升其性能課堂小結無線傳感器網絡節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應模塊4個部分組成。傳感器節(jié)點存在電源能量有限、通信能力有限、計算和存儲能力有限等三個方面的限制。系統(tǒng)結構包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點無線傳感器網絡的體系結構包括無線傳感器網絡系統(tǒng)結構和節(jié)點結構。物聯網技術與應用5.3無線傳感器網絡協(xié)議體系知識目標掌握無線傳感器網絡的協(xié)議層次結構及其主要網絡協(xié)議。能力目標具備一定的無線傳感器網絡的理解與設計能力。思政目標培養(yǎng)學生具備理論熟練應用于系統(tǒng)設計實踐的職業(yè)素養(yǎng)。物聯網技術與應用02無線傳感器網絡的組網特點03無線傳感器網絡協(xié)議01無線傳感器網絡協(xié)議層次結構物聯網技術與應用目錄Part01無線傳感器網絡協(xié)議層次結構物聯網技術與應用無線傳感器網絡協(xié)議層次結構包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層，與互聯網協(xié)議站的五層協(xié)議相對應。另外，在這個層次結構中，還包括能量管理平臺、移動管理平臺和任務管理平臺，幫助節(jié)點按能源高效的方式協(xié)同工作，并支持多任務和資源共享。負責數據傳輸介質的規(guī)范，規(guī)定工作頻率、信號調制、編碼等標準物理層負責數據成幀、幀檢測、媒體訪問和差錯控制、減小能量消耗數據鏈路層主要負責路由發(fā)現、路由維護與路由選擇網絡層包括一系列基于監(jiān)測任務的應用層軟件應用層負責數據流的傳輸控制，數據格式的轉換傳輸層管理傳感器節(jié)點如何使用能源，在各個協(xié)議層都需要考慮節(jié)省能量能量管理平臺檢測并注冊傳感器節(jié)點的移動，維護到匯聚節(jié)點的路由，使得傳感器節(jié)點能夠動態(tài)跟蹤其鄰居的位置移動管理平臺在一個給定的區(qū)域內平衡和調度監(jiān)測任務任務管理平臺無線傳感器網絡各層都涉及能量管理、任務管理和移動管理，但是各層實現這三個管理的側重點不同，比如應用層要考慮任務管理，給各個子網和傳感器節(jié)點分配監(jiān)測任務，應用層也考慮移動管理，而能量管理則由網絡層與數據鏈路層承擔，移動管理在這兩層也有一定的實現，物理層也有能量管理，但是較少考慮移動管理和任務管理問題。Part02無線傳感器網絡的組網特點物聯網技術與應用無線傳感器網絡除了具有Ad-hoc網絡的移動性、斷接性、電源能力局限性等共同特征以外，在組網方面具有一些鮮明的自身特點。它的主要特點包括：自組織性、以數據為中、心應用相關性、動態(tài)性、網絡規(guī)模大和需要高的可靠性等。與傳統(tǒng)網絡，無線傳感網不再是以傳輸數據為目的，而是以數據為中心。為了適應廣泛的應用程序，傳統(tǒng)網絡設計遵循“端到端”的邊緣論思想，強調將一切與功能相關的處理都放在網絡的端系統(tǒng)上，中間節(jié)點僅僅負責數據分組的轉發(fā)，還有一些為自組織Ad-hoc網絡設計的協(xié)議和算法，這些都未必適合傳感器網絡的特點和應用的要求，因此，需要了解傳感器網絡的特點從而設計適合此網絡的協(xié)議。由于傳感器網絡節(jié)點的微型化，每個節(jié)點的通信和傳感半徑有限，一般為幾十米范圍之內，而且為了節(jié)能，傳感器節(jié)點大部分時間處于睡眠狀態(tài)，所以往往通過鋪設大量的傳感器節(jié)點來保證網絡的質量。傳感器網絡的節(jié)點數量和密度都要比Ad-hoc網絡高幾個數量級，可達到每平方米上百個節(jié)點的密度，甚至多到無法為單個節(jié)點分配統(tǒng)一的物理地址，這會帶來一系列問題，如信號沖突，信息的有效傳送路徑的選擇，大量節(jié)點之間如何協(xié)同工作等等。（1）傳感器網絡的節(jié)點數量大由于傳感器網絡可能工作在惡劣的外界環(huán)境中，網絡節(jié)點可能會由于各種不可預料的原因而失效。為保證網絡的正常工作要求，傳感器網絡必須有一定的容錯能力，允許傳感器節(jié)點具有一定的故障率。（2）傳感器節(jié)點有一定的故障率。傳感器節(jié)點電池不便更換，其電池能量限制是整個傳感器網絡設計最關鍵的約束之一，它直接決定了網絡工作壽命。另一方面，傳感器節(jié)點的計算和存儲能力有限，使得其不能進行復雜的計算，傳統(tǒng)Internet上成熟的協(xié)議和算法對傳感器網絡而言開銷太大，難以使用，必須重新設計簡單有效的協(xié)議計算法。（3）傳感器網絡節(jié)點限制由于傳感網絡自身的特點，傳感器節(jié)點在工作和睡眠狀態(tài)之間切換，以及傳感器節(jié)點隨時可能因各種原因發(fā)生故障而失效，或者有新的節(jié)點加入，這些都使得傳感器網絡的拓撲結構變化很快，這對網絡各種算法（如路由算法和鏈路質量控制協(xié)議等）的有效性提出了挑戰(zhàn)。此外，如果節(jié)點具備移動能力，也可能帶來網絡的拓撲變化。（4）傳感器網絡的拓撲結構變化快傳感器網絡中人們只關心某個區(qū)域某個觀測指標的值，而不會去關心某個節(jié)點的具體觀測數據，比如說人們可能希望知道檢測區(qū)域的東北角上的溫度是多少，而不會去關心某某節(jié)點所感知到的溫度是多少，這就是傳感器網絡的以數據為中心的特點，與傳統(tǒng)網絡傳送的數據是和節(jié)點的物理地址聯系起來的不同，傳感器網絡要求能夠脫離傳統(tǒng)網絡的尋址過程，快速有效地組織、融合提取各個節(jié)點的有用信息直接傳送給用戶。（5）以數據為中心Part03無線傳感器網絡協(xié)議物聯網技術與應用應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層Ad-hoc路由數據鏈路層物理層OSITCP/IPWSN定向擴散路由協(xié)議（DirectedDiffusion，DD）TDMA、CSMA/CA（IE802.11）、S-MAC無線電波、紅外線、光波時分復用方式TDMA，無競爭方式。給每個傳感器節(jié)點分配固定的無線信道使用時段，避免節(jié)點之間相互干擾；S-MAC（SensorNAC），是基于競爭的MAC協(xié)議，節(jié)點在需要發(fā)送數據時隨機使用無線信道，盡量減少節(jié)點間的干擾，利用多跳、短距離通信以節(jié)省能量。通信產生在對等節(jié)點間，采用存儲轉發(fā)模式傳輸數據。通常情況下，數據傳輸量少，節(jié)點協(xié)作共同完成任務，網絡內部進行數據處理和融合，以減少數據傳輸，網絡能容忍一定的通信時延。無線傳感器網絡協(xié)議數據鏈路層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層Ad-hoc路由數據鏈路層物理層OSITCP/IPWSN定向擴散路由協(xié)議（DirectedDiffusion，DD）TDMA、CSMA/CA（IE802.11）、S-MAC無線電波、紅外線、光波擴散節(jié)點通過興趣信息發(fā)出查詢任務，采用洪范方式傳播興趣信息到整個區(qū)域或部分區(qū)域內的所有傳感器節(jié)點。興趣信息用來表示查詢的任務，表達了網絡用戶對監(jiān)測區(qū)域感興趣的具體內容。在興趣信息的傳播過程中，協(xié)議將逐跳地在每個傳感器節(jié)點上建立反向的數據源到匯聚節(jié)點的數據傳輸梯度，傳感器探測節(jié)點將采集到的數據沿著梯度方向傳送給匯聚節(jié)點。網絡層課堂小結基于無線傳感器網絡節(jié)點數量大、有一定的故障率、節(jié)點受限制、拓撲結構變化快以及以數據為中心的特點，明確了無線傳感器網絡協(xié)議棧遵循的原則，了解了網絡層和數據鏈路層的常用協(xié)議S-MAC、定向擴散路由協(xié)議。無線傳感器網絡協(xié)議層次結構包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。另外，還包括能量管理平臺、移動管理平臺和任務管理平臺，幫助節(jié)點按能源高效的方式協(xié)同工作，并支持多任務和資源共享。物聯網技術與應用5.4ZigBee技術知識目標掌握ZigBee的概念、體系結構及組成。能力目標具備根據ZigBee技術構建無線傳感器網絡能力。思政目標培養(yǎng)學生具備基于技術的應用系統(tǒng)規(guī)劃與設計的素養(yǎng)。物聯網技術與應用02ZigBee協(xié)議體系結構03ZigBee網絡組成04ZigBee網絡構建01ZigBee概述物聯網技術與應用目錄Part01ZigBee概述物聯網技術與應用ZigBee這個名字源于蜂群以zigzag舞來傳遞消息，故又稱為“紫蜂”。ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本、高可靠的雙向無線通信技術。適用于自動控制和遠程控制領域，可嵌入各種設備，支持地理定位功能。ZigBee以IEEE1802.15.4為基礎，采用調頻和擴頻技術，可工作頻率為2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（北美）自組織方式。技術特點低功耗低成本低速率近距離短時延高容量高安全免執(zhí)照頻段Part02ZigBee協(xié)議體系結構物聯網技術與應用ZigBee底層技術建立在IEEE802.15.4基礎之上，物理層和MAC層直接引用了IEEE802.15.4IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議主要包括物理層、介質訪問控制層、網絡層以及應用層。ZigBee主要提供了在物理層和鏈路層之上的網絡層和應用層規(guī)范。負責拓撲結構的建立和維護。實現網絡組建，為新加入者分配地址、路由發(fā)現、路由維護等。ZigBee網絡層采用距離矢量路由協(xié)議（AODV）網絡層當目的節(jié)點收到路由請求消息后，目的節(jié)點返回一個路由回復給源節(jié)點。鄰居節(jié)點在收到消息后，再廣播收到的消息給它們的鄰居，如此直到消息到達目的節(jié)點。源節(jié)點廣播一個路由請求給它的所有鄰居回復不再以廣播方式發(fā)送到源節(jié)點，而是沿著路由請求數據包從源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑。是網絡層和應用層的接口，通過把底層的服務和控制接口提供給整個應用層，把應用層以下的部分和應用層連接起來。應用支持子層（ApplicationSupport，APS）負責定義每一個設備的功能和角色。協(xié)調者（coordinator）普通終端設備。ZigBee設備對象（ZigBeeDeviceObject，ZDO）定義應用層服務的應用對象。每一個應用對象對應了一個不同的應用層服務。應用對象Part03ZigBee網絡組成物聯網技術與應用提供全部MAC服務，能充當任何ZigBee節(jié)點，發(fā)送和接收數據。具備路由功能，可充當網絡協(xié)調器接收子節(jié)點數據。全功能設備（FullFunctionDevice，FFD）只能充當終端節(jié)點，只將采集的數據發(fā)送給協(xié)調器和路由節(jié)點。RFD間的通信必須通過FFD才能完成。RFD使用較小的存儲空間，很容易組建低成本、低功耗的無線通信網絡。精簡功能設備（ReducedFunctionDevice，RFD）ZigBee標準定義了3種節(jié)點：ZigBee協(xié)調點（Coordinator）路由節(jié)點（Router）終端節(jié)點（EndDevice）Part04ZigBee網絡構建物聯網技術與應用在一個ZigBee網絡中，至少存在一個FFD充當整個網絡的協(xié)調點，即PAN協(xié)調點。通常，PAN協(xié)調點具有較強大的功能，是整個網絡的主要控制者，負責建立新的網絡、發(fā)送網絡信標、管理網絡中的節(jié)點以及存儲網絡信息等。FFD和RFD都可以作為終端節(jié)點加入ZigBee網絡。FFD可以和FFD、RFD通信，而RFD只能和FFD通信。RFD應用相對簡單，在傳感器網絡中，它們只負責將采集的數據發(fā)送給它的協(xié)調點，并不具備數據轉發(fā)、路由發(fā)現和路由維護等功能。每個協(xié)調點最多可連接255個節(jié)點，一個ZigBee網絡最多可容納65535個節(jié)點。協(xié)調點成功創(chuàng)建ZigBee網絡選擇個域網標識符PANID等待終端節(jié)點加入創(chuàng)建ZigBee網絡查找并加入網絡上報物理地址給協(xié)調點協(xié)調點將地址傳送給計算機、保存終端節(jié)點加入ZigBee網絡計算機向串口發(fā)送節(jié)點物理地址及測量指令協(xié)調點向相應傳感器節(jié)點發(fā)送測量指令下達測量指令傳感器測量數據傳送給協(xié)調點計算機顯示傳感器上傳測量結果在一個ZigBee網絡中，至少存在一個FFD充當整個網絡的協(xié)調點，即PAN協(xié)調點。通常PAN協(xié)調點是一個特殊的FFD，它具有較強大的功能，是整個網絡的主要控制者，負責建立新的網絡發(fā)送網絡信標管理網絡中的節(jié)點以及存儲網絡信息等。FFD和RFD都可以作為終端節(jié)點加入ZigBee網絡。需要注意課堂小結ZigBee協(xié)議建立在IEEE802.15.4基礎之上，物理層和MAC層直接引用了IEEE802.15.4。其協(xié)議體系結構由應用層、網絡層、IEEE802.15.4協(xié)議組成。ZigBee標準定義了3種節(jié)點：ZigBee協(xié)調點（Coordinator）、路由節(jié)點（Router）和終端節(jié)點（EndDevice）。ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本高可靠的雙向無線通信技術，主要用于短距離、低功耗且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸。物聯網技術與應用5.5智能建造中傳感網技術的應用知識目標熟悉傳感網技術應用系統(tǒng)的設計及其相關應用。能力目標掌握RFID技術應用系統(tǒng)分析、設計能力。思政目標培養(yǎng)學生初步具備選擇適合技術，確定設計目標和技術方案的職業(yè)素養(yǎng)。物聯網技術與應用02應用案例——隧道結構安全監(jiān)測系統(tǒng)01傳感網技術在智能建造領域的應用物聯網技術與應用目錄Part01傳感網技術在智能建造領域的應用物聯網技術與應用目前，我國正處在基礎設施建設的高峰期，各類大型工程的安全施工及管理監(jiān)控很有必要，如摩天大樓、大型場館、跨海大橋、地下隧道、海洋石油平臺和海底管線等。無線傳感器網絡可以幫助管理者有效獲取這些建筑物的狀態(tài)信息，優(yōu)化管理，及時維修保養(yǎng)。傳感網技術在智慧工地中的應用通過智能傳感器和數據采集設備，實現了對建筑空間的實時監(jiān)測和數據收集，為設計提供更為精準的參考依據。規(guī)劃設計階段通過智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，實現了對施工過程的全方位監(jiān)測?？赏ㄟ^遠程監(jiān)控系統(tǒng)隨時查看施工進度和質量，及時發(fā)現并解決施工中的問題。施工現場管理通過穿戴式設備的應用，實現了對