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硬件系统的设计特点与要求

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柠檬 2019-04-21 16:26 评论( 1 ) 浏览( 1223 )

无线传感器网络具有很强的应用相关性,不同应用场合下需要配套不同的网络模型、软件系统和硬件平台。传感器器网络结点作为一种微型化的嵌入系统 、构成了传感器网络的基础层支撑平台。设计传感器网络的硬件结点需从以下方面考虑:

(1)微型化

传感器网络传感器结点应该在体积上足够小,保证目标系统本身的特性不会造成影响,或者所造对成的影响可忽略不计。

(2)扩展性和灵活性

传感器网络结点需要定义统一、完整的外部接在需要添加新的硬件部件时可以在现有的结点直接添加,面不需要开发新的结点。同时纳点可以较照功能拆分能多个组件。非样之间通过标准接口自由组合,在不同应用环境F,选择不同的组件自出配堂系统,这样术必为每一个应用都开发一套全新的硬件系统。
(3)稳定性和安全性
稳定性要求结点的各部件都能够在给定的外部环境变化范围内正常工作。在给定的温度、湿度和压力等外部条件下,传感器结点的处理器、无线通信模块和电源模央要保证正常功能,同时传感器部件保证工作在各自量程范围内。
安全性设计主要包括代码安全和通信安全两个方面。在代码安全方面,菜些应用场合可能希望保证结点的运行代码不被第三方了解。例如在某些军事应用中,在结点被敌方捕获的情况下,结点的代码应该能够自我保护并锁死,避免被敌方获取。很多微处理器和存储器芯片都具有代码保护的能力。在通信安全方面,有些芯片能够提供一定的硬件支持,如CC2420具有支持基于AES-128的数据加密和数据鉴权能力。
(4)低成本
这是传感器结点的基本要求,只有低成本才能大量布置在目标区域,表现出传感器网络的各种优点。低成本对传感器各个部件提出苛刻的要求。首先,供电模块不能使用复杂而且昂贵的方案;其次,能量的限制要求所有的器件都必须是低功耗;另外传感器不能使用精度太高线性很好的部件,这样会造成传感器模块成本过高。
(5)低功耗
传感器结点的硬件设计直接决定了结点的传感器网络对低功耗的需求一般都远远高于目前已皮熟的蓝牙、ILAN等无线网络。能耗水平,还决定了各种软件通过优化(如网络各到的最低能耗水平。通过合理地设计
层通信协议的优化设计、功率管理策略的设计)可能达到硬件系统,可以有效降低结点能耗。

由于具体应用背景不同,目前国内外研制了多种无线传感器网络结点的硬件平台。典型的结点包括Mica系列、Sensoria WINS.Toles μAMPS系列、XYZnode、Zabranet等。实际上各平台最主要的区别在于采用了不同的处理器、无线通信协议和与应用相关的不同传感器。常用的无线通信协议有IEEE 802. 11b、IEEE 802. 15.4( ZigBee)、Bluetooth、UWB和自定义协议。采用的处理器从4位的微控制器到32位ARM内核的高端处理器,还有一类结点如WiseNet,采用集成了无线模块的单片机。



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    2019-07-29 15:20:42
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