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思维导图

2025-03-30 21:42  12

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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。
通信原理 无线通信基础 无线传感器网络通信协议
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