Ⅰ 感測器論文
1 微型化（Micro）
為了能夠與信息時代信息量激增、要求捕獲和處理信息的能力日益增強的技術發展趨勢保持一致，對於感測器性能指標（包括精確性、可靠性、靈敏性等）的要求越來越嚴格；與此同時，感測器系統的操作友好性亦被提上了議事日程，因此還要求感測器必須配有標準的輸出模式；而傳統的大體積弱功能感測器往往很難滿足上述要求，所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型感測器所取代；後者主要由硅材料構成，具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高以及成本低等優點。
1.1 由計算機輔助設計（CAD）技術和微機電系統（MEMS）技術引發的感測器微型化
目前，幾乎所有的感測器都在由傳統的結構化生產設計向基於計算機輔助設計（CAD）的模擬式工程化設計轉變，從而使設計者們能夠在較短的時間內設計出低成本、高性能的新型系統，這種設計手段的巨大轉變在很大程度上推動著感測器系統以更快的速度向著能夠滿足科技發展需求的微型化的方向發展。
對於微機電系統（MEMS）的研究工作始於20世紀60年代，其研究范疇涉及材料科學、機械控制、加工與封裝工藝、電子技術以及感測器和執行器等多種學科，是一個極具前景的新興研究領域。MEMS的核心技術是研究微電子與微機械加工與封裝技術的巧妙結合，期望能夠由此而製造出體積小巧但功能強大的新型系統。經過幾十年的發展，尤其最近十多年的研究與發展，MEMS技術已經顯示出了巨大的生命力，此項技術的有效採用將信息系統的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一個新的高度。在當前技術水平下，微切削加工技術已經可以生產出來具有不同層次的3D微型結構，從而可以生產出體積非常微小的微型感測器敏感元件，象毒氣感測器、離子感測器、光電探測器這樣的以硅為主要構成材料的感測/探測器都裝有極好的敏感元件[1]，[2]。目前，這一類元器件已作為微型感測器的主要敏感元件被廣泛應用於不同的研究領域中。
1.2 微型感測器應用現狀
就當前技術發展現狀來看，微型感測器已經對大量不同應用領域，如航空、遠距離探測、醫療及工業自動化等領域的信號探測系統產生了深遠影響；目前開發並進入實用階段的微型感測器已可以用來測量各種物理量、化學量和生物量，如位移、速度/加速度、壓力、應力、應變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等
2 智能化（Smart）
智能化感測器（Smart Sensor）是20世紀80年代末出現的另外一種涉及多種學科的新型感測器系統。此類感測器系統一經問世即刻受到科研界的普遍重視，尤其在探測器應用領域，如分布式實時探測、網路探測和多信號探測方面一直頗受歡迎，產生的影響較大。
2.1 智能化感測器的特點
智能化感測器是指那些裝有微處理器的，不但能夠執行信息處理和信息存儲，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷的感測器系統。這一類感測器就相當於是微型機與感測器的綜合體一樣，其主要組成部分包括主感測器、輔助感測器及微型機的硬體設備。如智能化壓力感測器，主感測器為壓力感測器，用來探測壓力參數，輔助感測器通常為溫度感測器和環境壓力感測器。採用這種技術時可以方便地調節和校正由於溫度的變化而導致的測量誤差，而環境壓力感測器測量工作環境的壓力變化並對測定結果進行校正；而硬體系統除了能夠對感測器的弱輸出信號進行放大、處理和存儲外，還執行與計算機之間的通信聯絡。
通常情況下，一個通用的檢測儀器只能用來探測一種物理量，其信號調節是由那些與主探測部件相連接著的模擬電路來完成的；但智能化感測器卻能夠實現所有的功能，而且其精度更高、價格更便宜、處理質量也更好。與傳統的感測器相比，智能化感測器具有以下優點：
1．智能化感測器不但能夠對信息進行處理、分析和調節，能夠對所測的數值及其誤差進行補償，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷，能夠藉助於一覽表對非線性信號進行線性化處理，藉助於軟體濾波器濾波數字信號。此外，還能夠利用軟體實現非線性補償或其它更復雜的環境補償，以改進測量精度。
2．智能化感測器具有自診斷和自校準功能，可以用來檢測工作環境。當工作環境臨近其極限條件時，它將發出告警信號，並根據其分析器的輸入信號給出相關的診斷信息。當智能化感測器由於某些內部故障而不能正常工作時，它能夠藉助其內部檢測鏈路找出異常現象或出了故障的部件。
3．智能化感測器能夠完成多感測器多參數混合測量，從而進一步拓寬了其探測與應用領域，而微處理器的介入使得智能化感測器能夠更加方便地對多種信號進行實時處理。此外，其靈活的配置功能既能夠使相同類型的感測器實現最佳的工作性能，也能夠使它們適合於各不相同的工作環境。
4．智能化感測器既能夠很方便地實時處理所探測到的大量數據，也可以根據需要將它們存儲起來。存儲大量信息的目的主要是以備事後查詢，這一類信息包括設備的歷史信息以及有關探測分析結果的索引等；
5．智能化感測器備有一個數字式通信介面，通過此介面可以直接與其所屬計算機進行通信聯絡和交換信息。此外，智能化感測器的信息管理程序也非常簡單方便，譬如，可以對探測系統進行遠距離控制或者在鎖定方式下工作，也可以將所測的數據發送給遠程用戶等。
2.2 智能化感測器的發展與應用現狀
目前，智能化感測器技術正處於蓬勃發展時期，具有代表意義的典型產品是美國霍尼韋爾公司的ST-3000系列智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器，以及另外一些含有微處理器（MCU）的單片集成壓力感測器、具有多維檢測能力的智能感測器和固體圖像感測器（SSIS）等。與此同時，基於模糊理論的新型智能感測器和神經網路技術在智能化感測器系統的研究和發展中的重要作用也日益受到了相關研究人員的極大重視。
指出的一點是：目前的智能化感測器系統本身盡管全都是數字式的，但其通信協議卻仍需藉助於4～20 mA的標准模擬信號來實現。一些國際性標准化研究機構目前正在積極研究推出相關的通用現場匯流排數字信號傳輸標准；不過，在眼下過渡階段仍大多採用遠距離匯流排定址感測器（HART）協議，即Highway Addressable Remote Transcer。這是一種適用於智能化感測器的通信協議，與目前使用4～20mA模擬信號的系統完全兼容，模擬信號和數字信號可以同時進行通信，從而使不同生產廠家的產品具有通用性。
能化感測器多用於壓力、力、振動沖擊加速度、流量、溫濕度的測量，如美國霍尼韋爾公司的ST3000系列全智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器就屬於這一類感測器。另外，智能化感測器在空間技術研究領域亦有比較成功的應用實例[6]。
發展中，智能化感測器無疑將會進一步擴展到化學、電磁、光學和核物理等研究領域。可以預見，新興的智能化感測器將會在關繫到全人類國民生的各個領域發揮越來越大作用。
3 多功能感測器（Multifunction）
如前所述，通常情況下一個感測器只能用來探測一種物理量，但在許多應用領域中，為了能夠完美而准確地反映客觀事物和環境，往往需要同時測量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能感測器則是一種體積小巧而多種功能兼備的新一代探測系統，它可以藉助於敏感元件中不同的物理結構或化學物質及其各不相同的表徵方式，用單獨一個感測器系統來同時實現多種感測器的功能。隨著感測器技術和微機技術的飛速發展，目前已經可以生產出來將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨一塊晶元上的一體化多功能感測器。
3.1 多功能感測器的執行規則和結構模式
概括來講，多功能感測器系統主要的執行規則和結構模式包括：
（1） 多功能感測器系統由若干種各不相同的敏感元件組成，可以用來同時測量多種參數。譬如，可以將一個溫度探測器和一個濕度探測器配置在一起（即將熱敏元件和濕敏元件分別配置在同一個感測器承載體上）製造成一種新的感測器，這樣，這種新的感測器就能夠同時測量溫度和濕度。
（2） 將若干種不同的敏感元件精巧地製作在單獨的一塊矽片中，從而構成一種高度綜合化和小型化的多功能感測器。由於這些敏感元件是被綜裝在同一塊矽片中的，它們無論何時都工作在同一種條件下，所以很容易對系統誤差進行補償和校正。
（3）藉助於同一個感測器的不同效應可以獲得不同的信息。以線圈為例，它所表現出來的電容和電感是各不相同的。
（4）在不同的激勵條件下，同一個敏感元件將表現出來不同的特徵。而在電壓、電流或溫度等激勵條件均不相同的情況下，由若干種敏感元件組成的一個多功能感測器的特徵可想而知將會是多麼的千差萬別！有時候簡直就相當於是若干個不同的感測器一樣，其多功能特徵可謂名副其實。
3.2 多功能感測器的研製與應用現狀
多功能感測器無疑是當前感測器技術發展中一個全新的研究方向，日前有許多學者正在積極從事於該領域的研究工作。如將某些類型的感測器進行適當組合而使之成為新的感測器，如用來測量流體壓力和互異壓力的組合感測器。又如，為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時探測多種信號，微型數字式三埠感測器可以同時採用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件；這種組配方式的感測器不但能夠輸出模擬信號，而且還能夠輸出頻率信號和數字信號.
從目前的發展現狀來看，最熱門的研究領域也許是各種類型的仿生感測器了，而且在感觸、刺激以及視聽辨別等方面已有最新研究成果問世。從實用的角度考慮，多功能感測器中應用較多的是各種類型的多功能觸覺感測器，譬如人造皮膚觸覺感測器就是其中之一，這種感測器系統由PVDF材料、無觸點皮膚敏感系統以及具有壓力敏感傳導功能的橡膠觸覺感測器等組成。據悉，美國MERRITT公司研製開發的無觸點皮膚敏感系統獲得了較大的成功，其無觸點超聲波感測器、紅外輻射引導感測器、薄膜式電容感測器、以及溫度、氣體感測器等在美國本土應用甚廣。
與其它方面的研究成果相比，目前在人工嗅覺方面的研究還似乎遠遠不盡人意。由於嗅覺元件接收到的判別信號是非常復雜的，其中總是混合著成千上萬種化學物質，這就使得嗅覺系統處理起這些信號來異常錯綜復雜。
人工嗅覺感測系統的典型產品是功能各異的Electronic nose（電子鼻），近10多年來，該技術的發展很快，目前已有數種商品化的產品在國際市場流通，美、法、德、英等國家均有比較先進的電子鼻產品問世。
「電子鼻」系統通常由一個交叉選擇式氣體感測器陣列和相關的數據處理技術組成，並配以恰當的模式識別系統，具有識別簡單和復雜氣味的能力，主要用來解決一般情況下的氣味探測問題。根據應用對象的不同，「電子鼻」系統感測器陣列中感測器的構成材料及配置數量亦有所不同，其中，構成材料包括金屬氧化物半導體、導電聚合物、石英晶振等，配置數量則從幾個到數十個不等。總之，「電子鼻」系統是氣體感測器技術和信息處理技術進行有效結合的高科技產物，其氣體感測器的體積很小，功耗也很低，能夠方便地捕獲並處理氣味信號。氣流經過氣體感測器陣列進入到「電子鼻」系統的信號預處理元件中，最後由陣列響應模式來確定其所測氣體的特徵。陣列響應模式採用關聯法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法對所測氣體進行定性和定量鑒別。美國Cyranosciences公司生產的Cyranose 320電子鼻是目前技術較為先進、適用范圍也比較廣的嗅覺感測系統之一，該系統主要由感測器陣列和數據分析演算法兩部分組成，其基本技術是將若干個獨特的薄膜式碳-黑聚合物復合材料化學電阻器配置成一個感測器陣列，然後採用標準的數據分析技術，通過分析由此感測器陣列所收集到的輸出值的辦法來識別未知分析物。據稱，Cyranose 320電子鼻的適用范圍包括食品與飲料的生產與保鮮、環境保護、化學品分析與鑒定、疾病診斷與醫葯分析以及工業生產過程式控制制與消費品的監控與管理等。
4 無線網路化（wireless networked）
無線網路對我們來說並不陌生，比如手機，無線上網，電視機。感測器對我們來說也不陌生，比如溫度感測器、壓力感測器，還有比較新穎的氣味感測器。但是，把二者結合在起來，提出無線感測器網路（Wireless Sensor Networks）這個概念，卻是近幾年才發生的事情。
這個網路的主要組成部分就是一個個可愛的感測器節點。說它們可愛，是因為它們的體積都非常小巧。這些節點可以感受溫度的高低、濕度的變化、壓力的增減、雜訊的升降。更讓人感興趣的是，每一個節點都是一個可以進行快速運算的微型計算機，它們將感測器收集到的信息轉化成為數字信號，進行編碼，然後通過節點與節點之間自行建立的無線網路發送給具有更大處理能力的伺服器
4.1 感測器網路
感測器網路是當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域。感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現「無處不在的計算」理念。感測器網路的研究採用系統發展模式，因而必須將現代的先進微電子技術、微細加工技術、系統SOC（system-on-chip）晶元設計技術、納米材料與技術、現代信息通訊技術、計算機網路技術等融合，以實現其微型化、集成化、多功能化及系統化、網路化，特別是實現感測器網路特有的超低功耗系統設計。感測器網路具有十分廣闊的應用前景，在軍事國防、工農業、城市管理、生物醫療、環境監測、搶險救災、防恐反恐、危險區域遠程式控制制等許多領域都有重要的科研價值和巨大實用價值，已經引起了世界許多國家軍界、學術界和工業界的高度重視，並成為進入2000 年以來公認的新興前沿熱點研究領域，被認為是將對二十一世紀產生巨大影響力的技術之一。
4.2 感測器網路研究熱點問題和關鍵技術
感測器網路以應用為目標，其構建是一個龐大的系統工程，涉及到的研究工作和需要解決的問題在每一個層面上都很多。對無線感測器網路系統結構及界面介面技術的研究意義重大。如果我們把感測器網路按其功能抽象成五個層次的話，將會包括基礎層（感測器集合）、網路層（通信網路）、中間件層、數據處理和管理層以及應用開發層。
其中，基礎層以研究新型感測器和感測系統為核心，包括應用新的感測原理、使用新的材料以及採用新的結構設計等，以降低能耗、提高敏感性、選擇性、響應速度、動態范圍、准確度、穩定性以及在惡劣環境條件下工作的能力。
4.3 感測器網路的應用研究
感測器網路有著巨大的應用前景，被認為是將對21 世紀產生巨大影響力的技術之一。已有和潛在的感測器應用領域包括：軍事偵察、環境監測、醫療、建築物監測等等。隨著感測器技術、無線通信技術、計算技術的不斷發展和完善，各種感測器網路將遍布我們生活環境，從而真正實現「無處不在的計算」。以下簡要介紹感測器網路的一些應用。
（1）軍事應用
感測器網路研究最早起源於軍事領域，實驗系統有海洋聲納監測的大規模感測器網路，也有監測地面物體的小型感測器網路。現代感測器網路應用中，通過飛機撒播、特種炮彈發射等手段，可以將大量便宜的感測器密集地撒布於人員不便於到達的觀察區域如敵方陣地內，收集到有用的微觀數據；在一部分感測器因為遭破壞等原因失效時，感測器網路作為整感測器網路體仍能完成觀察任務。感測器網路的上述特點使得它具有重大軍事價值，可以應用於如下一些場景中：
▉監測人員、裝備等情況以及單兵系統：通過在人員、裝備上附帶各種感測器，可以讓各級指揮員比較准確、及時地掌握己方的保存狀態。通過在敵方陣地部署各種感測器，可以了解敵方武器部署情況，為己方確定進攻目標和進攻路線提供依據。
▉監測敵軍進攻：在敵軍駐地和可能的進攻路線上部署大量感測器，從而及時發現敵軍的進攻行動、爭取寶貴的應對時間。並可根據戰況快速調整和部署新的感測器網路。
▉評估戰果：在進攻前後，在攻擊目標附近部署感測器網路，從而收集目標被破壞程度的數據。
▉核能、生物、化學攻擊的偵察：藉助於感測器網路可以及早發現己方陣地上的生、化污染，提供快速反應時間從而減少損失。不派人員就可以獲取一些核、生、化爆炸現場的詳細數據。
（2）環境應用
應用於環境監測的感測器網路，一般具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派人現場維護的優點。通過密集的節點布置，可以觀察到微觀的環境因素，為環境研究和環境監測提供了嶄新的途徑感測器網路研究在環境監測領域已經有很多的實例。這些應用實例包括：對海島鳥類生活規律的觀測；氣象現象的觀測和天氣預報；森林火警；生物群落的微觀觀測等
▉洪災的預警：通過在水壩、山區中關鍵地點合理地布置一些水壓、土壤濕度等感測器，可以在洪災到來之前發布預警信息，從而及時排除險情或者減少損失。
▉農田管理：通過在農田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強度、風速等感測器，可以更好地對農田管理微觀調控，促進農作物生長。
（3）家庭應用
建築及城市管理各種無線感測器可以靈活方便地布置於建築物內，獲取室內環境參數，從而為居室環境控制和危險報警提供依據。
▉ 智能家居：通過布置於房間內的溫度、濕度、光照、空氣成分等無線感測器，感知居室不同部分的微觀狀況，從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制，提供給人們智能、舒適的居住環境[16]。
▉建築安全：通過布置於建築物內的圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等感測器，發現異常事件及時報警，自動啟動應急措施。
▉智能交通：通過布置於道路上的速度、識別感測器，監測交通流量等信息，為出行者提供信息服務，發現違章能及時報警和記錄[17]。反恐和公共安全通過特殊用途的感測器，特別是生物化學感測器監測有害物、危險物的信息，最大限度地減少其對人民群眾生命安全造成的傷害。
（4）結論
無線感測器網路有著十分廣泛的應用前景，它不僅在工業、農業、軍事、環境、醫療等傳統領域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領域體現其優越性，如家用、保健、交通等領域。我們可以大膽的預見，將來無線感測器網路將無處不在，將完全融入我們的生活。比如微型感測器網最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯網相連，實現遠距離跟蹤，家庭採用無線感測器網路負責安全調控、節電等。無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路，其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。但是，我們還應該清楚的認識到，無線感測器網路才剛剛開始發展，它的技術、應用都還還遠談不上成熟，國內企業應該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業的發展。
無線感測器網路是新興的通信應用網路，其應用可以涉及到人類生活和社會活動的所有領域。因此，無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路，需要各種技術支撐。目前，成熟的通信技術都可能經過適當的改進和進一步發展，應用到無線感測器網路中，形成新的市場增長點，創造無線通信的新天地。
5 結語
當前技術水平下的感測器系統正向著微小型化、智能化、多功能化和網路化的方向發展。今後，隨著CAD技術、MEMS技術、信息理論及數據分析演算法的繼續向前發展，未來的感測器系統必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統化。在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會，作為現代科學「耳目」的感測器系統，作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎，必將進一步得到社會各界的普遍關注。
微波感測器依靠微波的很多優點，將廣泛地用於微波通訊、衛星發送等無線通訊，和雷達、導彈誘導、遙感、射電望遠鏡中。並且在一些非接觸式的監測和控制中也有很好的應用。
Ⅱ 無線充電、能量收集學術論文
1. 無線能源獲取通信網路干擾攻擊性能分析
analysis of delay-constrained wireless harvesting communication
http://wenku..com/view/660ad07016fc700abb68fca6?fr=prin
2. 無線充電網路的建模分析
game theoretic modeling of jamming attack in wireless powered networks
http://wenku..com/view/7be8919ab8f67c1cfad6b873?fr=prin
3. 通過發送方的TCP增強高速延期網路的啟動性能
A Sender-Side TCP Enhancement for Startup performance
http://wenku..com/view/b6f5d2550722192e4436f650?fr=prin
4. 環境射頻能量收集性能分析
Performance Analysis of Ambient RF Energy harvesting
http://wenku..com/view/13273358cfc789eb172dc89f?fr=prin
5. 設備間通信分層博弈
Hierarchical Cooperation for Operator-Controlled device-to-device communications
http://wenku..com/view/d475b57eba1aa8114531d916?fr=prin
6. 智能電網環境中無線基站的自適應能量控制
ADAPTIVE POWER MANAGEMENT FOR WIRELESS BASE STATIONS
http://wenku..com/view/151b471a7e21af45b307a8ca?fr=prin
7. 無線中繼網路——分層合作博弈框架
A Layered Coalitional Game Framework of wireless relay network
http://wenku..com/view/151b471a7e21af45b307a8ca?fr=prin
8. 無線能量傳輸和無限能量收集
Performance Analysis of SWIPT with Ambient RF Harvesting
http://wenku..com/view/33ae9cad2cc58bd63086bd35?fr=prin
9. 無線充電和能量收集
Performance Analysis of Ambient RF Energy Harvesting
http://www..com/p/superselmer?from=wenku
中文摘要見網頁，希望可以幫到你。
這人就是做無線充電的，他發表的論文應該都可以作為參考借鑒。
Ⅲ 無線感測器網路
無線感測器網路(wirelesssensornetwork，WSN)是綜合了感測器技術、嵌入式計算機技術、分布式信息處理技術和無線通信技術，能夠協作地實時監測、感知和採集網路分布區域內的各種環境或監測對象的信息，並對這些數據進行處理，獲得詳盡而准確的信息。傳送到需要這些信息的用戶。它是由部署在監測區域內大量的廉價微型感測器節點組成，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織的網路系統。感測器、感知對象和觀察者構成了感測器網路的三要素。
無線感測器網路作為當今信息領域新的研究熱點，涉及到許多學科交叉的研究領域，要解決的關鍵技術很多，比如：網路拓撲控制、網路協議、網路安全、時間同步、定位技術、數據融合、數據管理、無線通信技術等方面，同時還要考慮感測器的電源和節能等問題。
所謂部署問題，就是在一定的區域內，通過適當的策略布置感測器節點以滿足某種特定的需求。優化節點數目和節點分布形式，高效利用有限的感測器網路資源，最大程度地降低網路能耗，均是節點部署時應注意的問題。
目前的研究主要集中在網路的覆蓋問題、連通問題和能耗問題3個方面。
基於節點部署方式的覆蓋：1)確定性覆蓋2)自組織覆蓋
基於網格的覆蓋：1)方形網格2)菱形網格
被監測目標狀態的覆蓋：1)靜態目標覆蓋2)動態目標覆蓋
連通問題可描述為在感測器節點能量有限，感知、通信和計算能力受限的情況下，採用一定的策略(通常設計有效的演算法)在目標區域中部署感測器節點，使得網路中的各個活躍節點之間能夠通過一跳或多跳方式進行通信。連通問題涉及到節點通信距離和通信范圍的概念。連通問題分為兩類：純連通與路由連通。
覆蓋中的節能對於覆蓋問題，通常採用節點集輪換機制來調度節點的活躍／休眠時間。連通中的節能針對連通問題，也可採用節點集輪換機制與調整節點通信距離的方法。而文獻中涉及最多的主要是從節約網路能量和平衡節點剩餘能量的角度進行路由協議的研究。
Ⅳ 無線感測器網路節點部署問題研究
無線感測器網路是近幾年發展起來的一種新興技術,在條件惡劣和無人堅守的環境監測和事件跟蹤中顯示了很大的應用價值。節點部署是無線感測器網路工作的基礎,對網路的運行情況和壽命有很大的影響。部署問題涉及覆蓋、連接和節約能量消耗3個方面。該文重點討論了網路部署中的覆蓋問題,綜述了現有的研究成果,總結了今後的熱點研究方向,為以後的研究奠定了基礎。
基於虛擬勢場的有向感測器網路覆蓋增強演算法
陶 丹+, 馬華東, 劉 亮
(智能通信軟體與多媒體北京市重點實驗室(北京郵電大學),北京 100876)
A Virtual Potential Field Based Coverage-Enhancing Algorithm for Directional Sensor Networks
TAO Dan+, MA Hua-Dong, LIU Liang
(Beijing Key Laboratory of Intelligent Telecommunications Software and Multimedia (Beijing University of Posts and Telecommunications), Beijing 100876, China)
+ Corresponding author: Phn: +86-10-62282277, Fax: +86-10-62283523, E-mail: [email protected], http://www.bupt.e.cn
Tao D, Ma HD, Liu L. A virtual potential field based coverage-enhancing algorithm for directional sensor networks. Journal of Software, 2007,18(5):11521163. http://www.jos.org.cn/1000-9825/18/1152.htm
Abstract: Motivated by the directional sensing feature of video sensor, a direction adjustable sensing model is proposed first in this paper. Then, the coverage-enhancing problem in directional sensor networks is analyzed and defined. Moreover, a potential field based coverage-enhancing algorithm (PFCEA) is presented. By introcing the concept of 「centroid」, the pending problem is translated into the centroid points』 uniform distribution problem. Centroid points repel each other to eliminate the sensing overlapping regions and coverage holes, thus enhance the whole coverage performance of the directional sensor network. A set of simulation results are performed to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.
Key words: directional sensor network; directional sensing model; virtual potential field; coverage enhancement
摘 要: 首先從視頻感測器節點方向性感知特性出發,設計了一種方向可調感知模型,並以此為基礎對有向感測器網路覆蓋增強問題進行分析與定義;其次,提出了一種基於虛擬勢場的有向感測器網路覆蓋增強演算法PFCEA (potential field based coverage-enhancing algorithm).通過引入「質心」概念,將有向感測器網路覆蓋增強問題轉化為質心均勻分布問題,以質心點作圓周運動代替感測器節點感測方向的轉動.質心在虛擬力作用下作擴散運動,以消除網路中感知重疊區和盲區,進而增強整個有向感測器網路覆蓋.一系列模擬實驗驗證了該演算法的有效性.
關鍵詞: 有向感測器網路;有向感知模型;虛擬勢場;覆蓋增強
中圖法分類號: TP393 文獻標識碼: A
覆蓋作為感測器網路中的一個基本問題,反映了感測器網路所能提供的「感知」服務質量.優化感測器網路覆蓋對於合理分配網路的空間資源,更好地完成環境感知、信息獲取任務以及提高網路生存能力都具有重要的意義[1].目前,感測器網路的初期部署有兩種策略:一種是大規模的隨機部署;另一種是針對特定的用途進行計劃部署.由於感測器網路通常工作在復雜的環境下,而且網路中感測器節點眾多,因此大都採用隨機部署方式.然而,這種大規模隨機投放方式很難一次性地將數目眾多的感測器節點放置在適合的位置,極容易造成感測器網路覆蓋的不合理(比如,局部目標區域感測器節點分布過密或過疏),進而形成感知重疊區和盲區.因此,在感測器網路初始部署後,我們需要採用覆蓋增強策略以獲得理想的網路覆蓋性能.
目前,國內外學者相繼開展了相關覆蓋增強問題的研究,並取得了一定的進展[25].從目前可獲取的資料來看,絕大多數覆蓋問題研究都是針對基於全向感知模型(omni-directional sensing model)的感測器網路展開的[6],
即網路中節點的感知范圍是一個以節點為圓心、以其感知距離為半徑的圓形區域.通常採用休眠冗餘節點[2,7]、
重新調整節點分布[811]或添加新節點[11]等方法實現感測器網路覆蓋增強.
實際上,有向感知模型(directional sensing model)也是感測器網路中的一種典型的感知模型[12],即節點的感知范圍是一個以節點為圓心、半徑為其感知距離的扇形區域.由基於有向感知模型的感測器節點所構成的網路稱為有向感測器網路.視頻感測器網路是有向感測器網路的一個典型實例.感知模型的差異造成了現有基於全向感知模型的覆蓋研究成果不能直接應用於有向感測器網路,迫切需要設計出一系列新方法.
在早期的工作中[13],我們率先開展有向感測器網路中覆蓋問題的研究,設計一種基本的有向感知模型,用以刻畫視頻感測器節點的方向性感知特性,並研究有向感測器網路覆蓋完整性以及通信連通性問題.同時,考慮到有向感測器節點感測方嚮往往具有可調整特性(比如PTZ攝像頭的推拉搖移功能),我們進一步提出一種基於圖論和計算幾何的集中式覆蓋增強演算法[14],調整方案一經確定,網路中所有有向感測器節點並發地進行感測方向的一次性調整,以此獲得網路覆蓋性能的增強.但由於未能充分考慮到有向感測器節點局部位置及感測方向信息,因而,該演算法對有向感測器網路覆蓋增強的能力相對有限.
本文將基本的有向感知模型擴展為方向可調感知模型,研究有向感測器網路覆蓋增強問題.首先定義了方向可調感知模型,並分析隨機部署策略對有向感測器網路覆蓋率的影響.在此基礎上,分析了有向感測器網路覆蓋增強問題.本文通過引入「質心」概念,將待解決問題轉化為質心均勻分布問題,提出了一種基於虛擬勢場的有向感測器網路覆蓋增強演算法PFCEA(potential field based coverage-enhancing algorithm).質心在虛擬力作用下作擴散運動,逐步消除網路中感知重疊區和盲區,增強整個網路覆蓋性能.最後,一系列模擬實驗驗證了PFCEA演算法的有效性.
1 有向感測器網路覆蓋增強問題
本節旨在分析和定義有向感測器網路覆蓋增強問題.在此之前,我們對方向可調感知模型進行簡要介紹.
1.1 方向可調感知模型
不同於目前已有的全向感知模型,方向可調感知模型的感知區域受「視角」的限制,並非一個完整的圓形區域.在某時刻t,有向感測器節點具有方向性感知特性;隨著其感測方向的不斷調整(即旋轉),有向感測器節點有能力覆蓋到其感測距離內的所有圓形區域.由此,通過簡單的幾何抽象,我們可以得到有向感測器節點的方向可調感知模型,如圖1所示.
定義1. 方向可調感知模型可用一個四元組P,R, ,
表示.其中,P=(x,y)表示有向感測器節點的位置坐標;R表示節
點的最大感測范圍,即感測半徑;單位向量 = 為扇形感知區域的中軸線,即節點在某時刻t時的感測方向; 和 分別是單位向量 在X軸和Y軸方向上的投影分量;表示邊界距離感測向量 的感測夾角,2代表感測區域視角,記作FOV.
特別地,當=時,傳統的全向感知模型是方向可調感知模型的一個特例.
若點P1被有向感測器節點vi覆蓋成立,記為viP1,當且僅當滿足以下條件:
(1) ,其中, 代表點P1到該節點的歐氏距離;
(2) 與 間夾角取值屬於[,].
判別點P1是否被有向感測器節點覆蓋的一個簡單方法是:如果 且 ,那麼,點P1
被有向感測器節點覆蓋;否則,覆蓋不成立.另外,若區域A被有向感測節點覆蓋,當且僅當區域A中任何一個點都被有向感測節點覆蓋.除非特別說明,下文中出現的「節點」和「感測器節點」均滿足上述方向可調感知模型.
1.2 有向感測器網路覆蓋增強問題的分析與定義
在研究本文內容之前,我們需要作以下必要假設:
A1. 有向感測器網路中所有節點同構,即所有節點的感測半徑(R)、感測夾角()參數規格分別相同;
A2. 有向感測器網路中所有節點一經部署,則位置固定不變,但其感測方向可調;
A3. 有向感測器網路中各節點都了解自身位置及感測方向信息,且各節點對自身感測方向可控.
假設目標區域的面積為S,隨機部署的感測器節點位置滿足均勻分布模型,且目標區域內任意兩個感測器節點不在同一位置.感測器節點的感測方向在[0,2]上也滿足均勻分布模型.在不考慮感測器節點可能落入邊界區域造成有效覆蓋區域減小的情況下,由於每個感測器節點所監控的區域面積為R2,則每個感測器節點能監測整個目標區域的概率為R2/S.目標區域被N個感測器節點覆蓋的初始概率p0的計算公式為(具體推導過程參見文獻[14])
(1)
由公式(1)可知,當目標區域內網路覆蓋率至少達到p0時,需要部署的節點規模計算公式為
(2)
當網路覆蓋率分別為p0和p0+p時,所需部署的感測器節點數目分別為ln(1p0)/,ln(1(p0+p))/.其中, =ln(SR2)lnS.因此,感測器節點數目差異N由公式(3)可得,
(3)
當目標區域面積S、節點感測半徑R和感測夾角一定時,為一常數.此時,N與p0,p滿足關系如圖2所示(S=500500m2,R=60m,=45º).從圖中我們可以看出,當p0一定時,N隨著p的增加而增加;當p一定時,N隨著p0的增加而增加,且增加率越來越大.因此,當需要將覆蓋率增大p時,則需多部署N個節點(p0取值較大時(80%),p取值每增加1%,N就有數十、甚至數百的增加).如果採用一定的覆蓋增強策略,無須多部署節點,就可以使網路覆蓋率達到p0+p,大量節省了感測器網路部署成本.
設Si(t)表示節點vi在感測向量為 時所覆蓋的區域面積.運算操作Si(t)Sj(t)代表節點vi和節點vj所能覆蓋到的區域總面積.這樣,當網路中節點感測向量取值為 時,有向感測器網路覆蓋率可表
示如下:
(4)
因此,有向感測器網路覆蓋增強問題歸納如下:
問題:求解一組 ,使得對於初始的 ,有 取值
接近最大.
Fig.2 The relation among p0, p and N
圖2 p0,p和N三者之間的關系
2 基於虛擬勢場的覆蓋增強演算法
2.1 傳統虛擬勢場方法
虛擬勢場(virtual potential field)的概念最初應用於機器人的路徑規劃和障礙躲避.Howard等人[8]和Pori等人[9]先後將這一概念引入到感測器網路的覆蓋增強問題中來.其基本思想是把網路中每個感測器節點看作一個虛擬的電荷,各節點受到其他節點的虛擬力作用,向目標區域中的其他區域擴散,最終達到平衡狀態,即實現目標區域的充分覆蓋狀態.Zou等人[15]提出了一種虛擬力演算法(virtual force algorithm,簡稱VFA),初始節點隨機部署後自動完善網路覆蓋性能,以均勻網路覆蓋並保證網路覆蓋范圍最大化.在執行過程中,感測器節點並不移動,而是計算出隨機部署的感測器節點虛擬移動軌跡.一旦感測器節點位置確定後,則對相應節點進行一次移動操作.Li等人[10]為解決感測器網路布局優化,在文獻[15]的基礎上提出了涉及目標的虛擬力演算法(target involved virtual force algorithm,簡稱TIVFA),通過計算節點與目標、熱點區域、障礙物和其他感測器之間的虛擬力,為各節點尋找受力平衡點,並將其作為該感測器節點的新位置.
上述利用虛擬勢場方法優化感測器網路覆蓋的研究成果都是基於全向感知模型展開的.假定感測器節點間存在兩種虛擬力作用:一種是斥力,使感測器節點足夠稀疏,避免節點過於密集而形成感知重疊區域;另一種是引力,使感測器節點保持一定的分布密度,避免節點過於分離而形成感知盲區[15].最終利用感測器節點的位置移動來實現感測器網路覆蓋增強.
2.2 基於虛擬勢場的有向感測器網路覆蓋增強演算法
在實際應用中,考慮到感測器網路部署成本,所有部署的感測器節點都具有移動能力是不現實的.另外,感測器節點位置的移動極易引起部分感測器節點的失效,進而造成整個感測器網路拓撲發生變化.這些無疑都會增加網路維護成本.因而,本文的研究工作基於感測器節點位置不變、感測方向可調的假設.上述假設使得直接利用虛擬勢場方法解決有向感測器網路覆蓋增強問題遇到了麻煩.在傳統的虛擬勢場方法中,感測器節點在勢場力的作用下進行平動(如圖3(a)所示),而基於本文的假設,感測器節點表現為其扇形感知區域在勢場力的作用下以感測器節點為軸心進行旋轉(如圖3(b)所示).
為了簡化扇形感知區域的轉動模型,我們引入「質心(centroid)」的概念.質心是質點系中一個特定的點,它與物體的平衡、運動以及內力分布密切相關.感測器節點的位置不變,其感測方向的不斷調整可近似地看作是扇形感知區域的質心點繞感測器節點作圓周運動.如圖3(b)所示,一個均勻扇形感知區域的質心點位於其對稱軸上且與圓心距離為2Rsin/3.每個感測器節點有且僅有一個質心點與其對應.我們用c表示感測器節點v所對應的質心點.本文將有向感測器網路覆蓋增強問題轉化為利用傳統虛擬勢場方法可解的質心點均勻分布問題,如圖4所示.
Fig.3 Moving models of sensor node
圖3 感測器節點的運動模型
Fig.4 The issue description of coverage enhancement in directional sensor networks
圖4 有向感測器網路覆蓋增強問題描述
2.2.1 受力分析
利用虛擬勢場方法增強有向感測器網路覆蓋,可以近似等價於質心點-質心點(c-c)之間虛擬力作用問題.我們假設質心點-質心點之間存在斥力,在斥力作用下,相鄰質心點逐步擴散開來,在降低冗餘覆蓋的同時,逐漸實現整個監測區域的充分高效覆蓋,最終增強有向感測器網路的覆蓋性能.在虛擬勢場作用下,質心點受來自相鄰一個或多個質心點的斥力作用.下面給出質心點受力的計算方法.
如圖5所示,dij表示感測器節點vi與vj之間的歐氏距離.只有當dij小於感測器節點感測半徑(R)的2倍時,它們的感知區域才存在重疊的可能,故它們之間才存在產生斥力的作用,該斥力作用於感測器節點相應的質心點ci和cj上.
定義2. 有向感測器網路中,歐氏距離不大於節點感測半徑(R)2倍的一對節點互為鄰居節點.節點vi的鄰居節點集合記作i.即i={vj|Dis(vi,vj)2R,ij}.
我們定義質心點vj對質心點vi的斥力模型 ,見公式(5).
(5)
其中,Dij表示質心點ci和cj之間的歐氏距離;kR表示斥力系數(常數,本文取kR=1);ij為單位向量,指示斥力方向(由質心點cj指向ci).公式(5)表明,只有當感測器節點vi和vj互為鄰居節點時(即有可能形成冗餘覆蓋時),其相應的質心點ci和cj之間才存在斥力作用.質心點所受斥力大小與ci和cj之間的歐氏距離成反比,而質心點所受斥力方向由ci和cj之間的相互位置關系所決定.
質心點ci所受合力是其受到相鄰k個質心點排斥力的矢量和.公式(6)描述質心點ci所受合力模型 .
(6)
通過如圖6所示的實例,我們分析質心點的受力情況.圖中包括4個感測器節點:v1,v2,v3和v4,其相應的質心
點分別為c1,c2,c3和c4.以質心點c1為例,由於d122R,故 ,質心點c1僅受到來自質心點c3和c4的斥力,其所受合力 .感測器節點感測方向旋轉導致質心點的運動軌跡並不是任意的,而是固定繞感測器節點作圓周運動.因此,質心點的運動僅僅受合力沿圓周切線方向分量 的影響.
Fig.6 The force on centroid
圖6 質心點受力
2.2.2 控制規則(control law)
本文基於一個虛擬物理世界研究質心點運動問題,其中作用力、質心點等都是虛擬的.該虛擬物理世界的構建是建立在求解問題特徵的基礎上的.在此,我們定義控制規則,即規定質心點受力與運動之間的關系,以達到質心點的均勻分布.
質心點在 作用下運動,受到運動學和動力學的雙重約束,具體表現如下:
(1) 運動學約束
在傳統感測器網路中利用虛擬勢場方法移動感測器節點的情況下,由於感測器節點向任意方向運動的概率是等同的,我們大都忽略其所受的運動學約束[8].而在轉動模型中,質心點的運動不是任意方向的,受合力沿圓
周切線方向分量 的影響,只能繞其感測器節點作圓周運動.
質心點在運動過程中受到的虛擬力是變化的,但對感測器網路系統來說,感測器節點之間每時每刻都交換鄰居節點位置及感測方向信息是不現實的.因此,我們設定鄰居節點間每隔時間步長t交換一次位置及感測方向信息,根據交換信息計算當前時間步長質心點所受合力,得出轉動方向及弧長.同時,問題求解的目的在於將節點的感測方向調整至一個合適的位置.在此,我們不考慮速度和加速度與轉動弧長之間的關系.
(2) 動力學約束
動力學約束研究受力與運動之間的關系.本運動模型中的動力學約束主要包含兩方面內容:
• 每個時間步長t內,質心點所受合力與轉動方向及弧長之間的關系;
• 質心點運動的靜止條件.
在傳統感測器網路中利用虛擬勢場方法移動感測器節點的情況下,在每個時間步長內,感測器節點的運動速度受限於最大運動速度vmax,而不是隨感測器節點受力無止境地增加.通過此舉保證微調方法的快速收斂.在本轉動模型中,我們同樣假設質心點每次固定以較小的轉動角度進行轉動,通過多次微調方法逐步趨向最優解,即在每個時間步長t內,質心點轉動的方向沿所受合力在圓周切線方向分量,轉動大小不是任意的,而是具有固定轉動角度.採用上述方法的原因有兩個:
• 運動過程中,質心點受力不斷變化,且變化規律很難用簡單的函數進行表示,加之上述運動學約束和問題特徵等因素影響,我們很難得出一個簡明而合理的質心點所受合力與轉動弧長之間的關系.
• 運動過程中,質心點按固定角度進行轉動,有利於簡化計算過程,減少節點的計算負擔.同時,我們通過分析模擬實驗數據發現,該方法具有較為理想的收斂性(具體討論參見第3.2節).
固定轉動角度取值不同對PFCEA演算法性能具有較大的影響,這在第3.3節中將加以詳細的分析和說明.
當質心點所受合力沿圓周切線方向分量為0時,其到達理想位置轉動停止.如圖7所示,我們假定質心點在圓周上O點處合力切向分量為0.由於質心點按固定轉動角度進行轉動,因此,它
未必會剛好轉動到O點處.當質心點處於圖7中弧 或 時,會
因合力切向分量不為0而導致質心點圍繞O點附近往復振動.因此,為避免出現振動現象,加速質心點達到穩定狀態,我們需要進一步限定質心點運動的停止條件.
當質心點圍繞O點附近往復振動時,其受合力的切向分量很
小.因此,我們設定受力門限,當 (本文取=10e6),即可認
定質心點已達到穩定狀態,無須再運動.經過數個時間步長t後,當網路中所有質心點達到穩定狀態時,整個感測器網路即達到穩定狀態,此時對應的一組 ,該
組解通常為本文覆蓋增強的較優解.
2.3 演算法描述
基於上述分析,本文提出了基於虛擬勢場的網路覆蓋增強演算法(PFCEA),該演算法是一個分布式演算法,在每個感測器節點上並發執行.PFCEA演算法描述如下:
輸入:節點vi及其鄰居節點的位置和感測方向信息.
輸出:節點vi最終的感測方向信息 .
1. t0; //初始化時間步長計數器
2. 計算節點vi相應質心點ci初始位置 ;
3. 計算節點vi鄰居節點集合i,M表示鄰居節點集合中元素數目;
4. While (1)
4.1 tt+1;
4.2 ;
4.3 For (j=0; j<M; j++)
4.3.1 計算質心點cj對ci的當前斥力 ,其中,vji;
4.3.2 ;
4.4 計算質心點ci當前所受合力 沿圓周切線分量 ;
4.5 確定質心點ci運動方向;
4.6 If ( ) Then
4.6.1 質心點ci沿 方向轉動固定角度;
4.6.2 調整質心點ci至新位置 ;
4.6.3 計算節點vj指向當前質心點ci向量並單位化,得到節點vi最終的感測方向信息 ;
4.7 Sleep (t);
5. End.
3 演算法模擬與性能分析
我們利用VC6.0自行開發了適用於感測器網路部署及覆蓋研究的模擬軟體Senetest2.0,並利用該軟體進行了大量模擬實驗,以驗證PFCEA演算法的有效性.實驗中參數的取值見表1.為簡化實驗,假設目標區域中所有感測器節點同構,即所有節點的感測半徑及感測夾角規格分別相同.
Table 1 Experimental parameters
表1 實驗參數
Parameter Variation
Target area S 500500m2
Area coverage p 0~1
Sensor number N 0~250
Sensing radius Rs 0~100m
Sensing offset angel 0º~90º
3.1 實例研究
在本節中,我們通過一個具體實例說明PFCEA演算法對有向感測器網路覆蓋增強.在500500m2的目標區域內,我們部署感測半徑R=60m、感測夾角=45º的感測器節點完成場景監測.若達到預期的網路覆蓋率p=70%, 通過公式(1),我們可預先估算出所需部署的感測器節點數目,
.
針對上述實例,我們記錄了PFCEA演算法運行不同時間步長時有向感測器網路覆蓋增強情況,如圖8所示.
(a) Initial coverage, p0=65.74%
(a) 初始覆蓋,p0=65.74% (b) The 10th time step, p10=76.03%
(b) 第10個時間步長,p10=76.03%
(c) The 20th time step, p20=80.20%
(c) 第20個時間步長,p20=80.20% (d) The 30th time step, p30=81.45%
(d) 第30個時間步長,p30=81.45%
Fig.8 Coverage enhancement using PFCEA algorithm
圖8 PFCEA演算法實現覆蓋增強
直觀看來,質心點在虛擬斥力作用下進行擴散運動,逐步消除網路中感知重疊區和盲區,最終實現有向感測器網路覆蓋增強.此例中,網路感測器節點分別經過30個時間步長的調整,網路覆蓋率由最初的65.74%提高到81.45%,網路覆蓋增強達15.71個百分點.
圖9顯示了逐個時間步長調整所帶來的網路覆蓋增強.我們發現,隨著時間步長的增加,網路覆蓋率也不斷增加,且近似滿足指數關系.當時間步長達到30次以後,網路中絕大多數節點的感測方向出現振動現象,直觀表現為網路覆蓋率在81.20%附近在允許的范圍振盪.此時,我們認定有向感測器網路覆蓋性能近似增強至最優.
網路覆蓋性能可以顯著地降低網路部署成本.實例通過節點感測方向的自調整,在僅僅部署105個感測器節點的情況下,最終獲得81.45%的網路覆蓋率.若預期的網路覆蓋率為81.45%,通過公式(1)的計算可知,我們至少需要部署148個感測器節點.由此可見,利用PFCEA演算法實現網路覆蓋增強的直接效果是可以節省近43個感測器節點,極大地降低了網路部署成本.
3.2 收斂性分析
為了討論本文演算法的收斂性,我們針對4種不同的網路節點規模進行多組實驗.我們針對各網路節點規模隨機生成10個拓撲結構,分別計算演算法收斂次數,並取平均值,實驗數據見表2.其他實驗參數為R=60m,=45º, =5º.
Table 2 Experimental data for convergence analysis
表2 實驗數據收斂性分析
(%)
(%)
1 50 41.28 52.73 24
2 70 52.74 64.98 21
3 90 60.76 73.24 28
4 110 65.58 78.02 27
分析上述實驗數據,我們可以得出,PFCEA演算法的收斂性即調整的次數,並不隨感測器網路節點規模的變化而發生顯著的改變,其取值一般維持在[20,30]范圍內.由此可見,本文PFCEA演算法具有較好的收斂性,可以在較短的時間步長內完成有向感測器網路的覆蓋增強過程.
3.3 模擬分析
在本節中,我們通過一系列模擬實驗來說明4個主要參數對本文PFCEA演算法性能的影響.它們分別是:節點規模N、感測半徑R、感測夾角和(質心點)轉動角度.針對前3個參數,我們與以往研究的一種集中式覆蓋增強演算法[14]進行性能分析和比較.
A. 節點規模N、感測半徑R以及感測角度
我們分別取不同節點規模進行模擬實驗.從圖10(a)變化曲線可以看出,當R和一定時,N取值較小導致網路初始覆蓋率較小.此時,隨著N的增大,p取值呈現持續上升趨勢.當N=200時,網路覆蓋率增強可達14.40個百分點.此後,p取值有所下降.這是由於當節點規模N增加導致網路初始覆蓋率較高時(如60%),相鄰多感測器節點間形成覆蓋盲區的概率大為降低,無疑削弱了PFCEA演算法的性能.另外,部分感測器節點落入邊界區域,也會間接起到削弱PFCEA演算法性能的作用.
另外,感測半徑、感測角度對PFCEA演算法性能的影響與此類似.當節點規模一定時,節點感測半徑或感測角度取值越小,單個節點的覆蓋區域越小,各相鄰節點間形成感知重疊區域的可能性也就越小.此時,PFCEA演算法對網路覆蓋性能改善並不顯著.隨著感測半徑或感測角度的增加,p不斷增加.當R=70m且=45º時,網路覆蓋率最高可提升15.91%.但隨著感測半徑或感測角度取值的不斷增加,PFCEA演算法帶來的網路覆蓋效果降低,如圖10(b)、圖10(c)所示.
(c) The effect of sensing offset angle , other parameters meet N=100, R=40m, =5º
(c) 感測角度的影響,其他實驗參數滿足:N=100,R=40m,=5º
Ⅳ 無線電通信的畢業論文
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匿名通信技術在電子商務中的應用
[摘 要] 隨著Internet的迅猛發展和廣泛應用，網上的匿名和隱私等安全問題也逐步成為全球共同關注的焦點，尤其在電子商務領域。文章從匿名通信技術的概述入手，簡要論述了洋蔥路由Tor匿名通信技術及其在電子商務中的應用。
[關鍵詞] 網路安全 電子商務 匿名通信 洋蔥路由
隨著Internet技術的飛速發展，基於網路技術的電子商務應運而生並迅速發展。電子商務作為一種新興的現代商務方式，正在逐步替代傳統的商業模式。然而，網路交易安全也逐步成為電子商務發展的核心和關鍵問題。特別是隨著網民的不斷增多，信息網路中的隱私和保護已經成為廣大網民最為關注的問題之一。據統計，有58%的電子商務消費者擔心個人隱私得不到有效保障而放棄了網上購物等業務。因此，網路中的隱私權保護問題將成為困擾電子商務發展的重要保障。文章主要針對電子商務活動中存在的隱私權保護問題，簡要論述了電子商務交易中的匿名通信及相關技術。
一、匿名通信系統技術
作為網路安全來說，它的技術總是針對防禦某些網路攻擊而提出來的，匿名通信技術也不例外。匿名通信技術是指通過一定的方法將數據流中的通信關系加以隱藏，使竊聽者無從直接獲知或推知雙方的通信關系和通信的一方。匿名通信的一個重要目的就是隱藏通信雙方的身份信息或通信關系，從而實現對網路用戶的個人通信隱私以及對涉密通信更好的保護。在電子商務不斷發展的今天，匿名通信技術作為有效保護電子商務活動中的電子交易起著相當重要的作用。
通常，按照所要隱藏信息的不同，可以將匿名分為三種形式:發起者匿名(Sender anonymity)即保護通信發起者的身份信息，接收者匿名(Recipient anonymity)即保護通信中接收者的身份信息，發起者或接收者的不可連接性(Unlinkability of Sender and Recipient)即通過某種技術使通信中的信息間接地到達對方，使發送者與接收者無法被關聯起來。
二、Tor匿名通信系統
1.Tor匿名通信系統概念
所謂Tor（The Second Onion Router），即第二代洋蔥路由系統，它由一組洋蔥路由器組成(也稱之為Tor節點)。這些洋蔥路由器用來轉發起始端到目的端的通信流，每個洋蔥路由器都試圖保證在外部觀測者看來輸入與輸出數據之間的無關聯性，即由輸出的數據包不能判斷出其對應輸入的數據包，使攻擊者不能通過跟蹤信道中的數據流而實現通信流分析。Tor是一個由虛擬通道組成的網路，團體和個人用它來保護自己在互聯網上的隱私和安全。
與傳統的匿名通信系統不同，Tor並不對來自不同用戶的數據進行任何精確的混合，即不採用批量處理技術，這樣可保證所有連接的數據被公平地轉發。當一個連接的流緩存為空時，它將跳過這一連接而轉發下一個非空連接緩存中的數據。因為Tor的目標之一是低延遲，所以它並不對數據包進行精確的延遲、重新排序、批量處理和填充信息丟棄等傳統操作。
2.Tor匿名通信技術分析
洋蔥路由技術的提出主要目的是在公網上實現隱藏網路結構和通信雙方地址等關鍵信息，同時可以有效地防止攻擊者在網上進行流量分析和竊聽。洋蔥路由技術結合Mix技術和Agent代理機制，不用對Internet的應用層進行任何修改，通過洋蔥代理路由器，採用面向連接的傳輸技術，用源路由技術的思想對洋蔥包所經過的路由節點進行層層加密封裝，中間的洋蔥路由器對所收到的洋蔥包進行解密運算，得出下一跳的路由器地址，剝去洋蔥包的最外層，在包尾填充任意字元，使得包的大小不變，並把新的洋蔥包根據所指示的地址傳遞給下一個洋蔥路由器。
洋蔥路由方案採用了實時雙向隱藏路徑的實現方法，它是在請求站點W上的代理伺服器與目標主機之間進行匿名連接，其數據流經過若干中間洋蔥路由器後抵達目的站點而形成一條隱藏路徑。為了在請求和響應站點之間建立一條會話路徑，請求站點的代理確定一連串的安全路由器以形成通過公網的路徑，並利用各洋蔥路由器的公鑰構造一個封裝的路由信息包，通過該路由信息包把雙向會話加密密鑰和加密函數分配給各洋蔥路由器。若分配成功則在請求和響應站點之間建立了一條洋蔥隱藏路徑。建立這樣的隱藏路徑採用鬆散源路由方式，為增強抵抗路徑分析能力，洋蔥包採用填充技術，在每個洋蔥路由器站點之間傳送的信息包大小是相同的。
3.國內外研究現狀
Tor是第二代洋蔥路由的一種實現,網路用戶通過Tor可以在網際網路上進行匿名通信與交流。最初該項目由美國海軍研究實驗室(US Naval Research Laboratory）贊助。2004年,Tor成為電子前哨基金會（Electronic Frontier Foundation，EFF)的一個項目。2005年後期，EFF不再贊助Tor項目，但開發人員繼續維持Tor的官方網站。我們可以在http://tor.eff.org網站上很容易下載到Tor程序，並且通過Tor可以進行匿名通信。而且,Tor主要是針對現階段大量存在的流量過濾、嗅探分析等工具，在JAP之類軟體基礎上改進的，支持Socks5，並且支持動態代理鏈,因此難於追蹤,可以有效地保證網路的安全性。此外，Tor已經實現了匿名原理的分析與設計,但是並沒有一個規范的協議標准，因為它是不斷發展變化的，Tor是一個工具集,最新的版本(穩定版 0.1.2.17;測試版0.2.0.6-alpha)修正了一些嚴重的安全漏洞。
三、結束語
總之，網路隱私權的保護是一項龐大的工程。在基於匿名通信技術的電子商務環境下，採取何種匿名通信技術要依實際情況而定,還要綜合運用其他網路安全技術措施，例如防火牆技術、病毒防護技術、認證技術、加密技術等。只有這樣，才能確保電子商務活動的雙方進行安全電子交易，從而進一步促進我國電子商務蓬勃發展。
參考文獻:
[1]張國銀:電子商務網路安全措施的探討與分析[J].電腦知識與技術.2007,(22)
[2]吳艷輝 王偉平:基於重路由的匿名通信系統研究[J].計算機工程與應用，2006,(17)
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Ⅵ 求感測器畢業論文前言、摘要！
摘要:本文簡述了無線感測器網路的定義、組成及特點，並結合其特點介紹了無線感測器網路在各行各業廣泛的應用價值和未來發展前景以及目前存在的技術問題。 關鍵詞:無線感測器網路；組成；應用；發展 科技發展的腳步越來越快，人類已經置身於信息時代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術——感測器技術，也得到了極大的發展。感測器信息獲取技術已經從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網路化方向發展，並將會帶來一場信息革命。具有感知能力、計算能力和通信能力的無線感測器網路（WSN, wireless sensor networks）綜合了感測器技術、嵌人式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術，能夠協作地實時監測、感知和採集網路分布區域內的各種環境或監測對象的信息，並對這些信息進行處理，獲得詳盡而准確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。 由於WSN的巨大應用價值，它已經引起了世界許多國家的軍事部門、工業界和學術界的廣泛關注，被廣泛地應用於軍事，工業過程式控制制、國家安全、環境監測等領域。 無線感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域，是當前計算機網路研究的熱點。 一、發展概述 早在上世紀70年代，就出現了將傳統感測器採用點對點傳輸、連接感測控制器而構成感測器網路雛形，我們把它歸之為第一代感測器網路。隨著相關學科的不斷發展和進步，感測器網路同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，並通過與感測控制器的相聯，組成了有信息綜合和處理能力的感測器網路，這是第二代感測器網路。而從上世紀末開始，現場匯流排技術開始應用於感測器網路，人們用其組建智能化感測器網路，大量多功能感測器被運用，並使用無線技術連接，無線感測器網路逐漸形成。 無線感測器網路是新一代的感測器網路，具有非常廣泛的應用前景，其發展和應用，將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。發達國家如美國，非常重視無線感測器網路的發展，IEEE正在努力推進無線感測器網路的應用和發展，波士頓大學（Boston University）還於最近創辦了感測器網路協會（Sensor Network Consortium），期望能促進感測器聯網技術開發。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時，更是將無線感測器網路列為第一項未來新興技術，《商業周刊》預測的未來四大新技術中，無線感測器網路也列入其中。可以預計，無線感測器網路的廣泛是一種必然趨勢，它的出現將會給人類社會帶來極大的變革。 二、無線感測器網路的定義和特點 無線感測器網路可以看成是由數據獲取網路、數據分布網路和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有感測器、數據處理單元和通信模塊的節點,各節點通過協議自組成一個分布式網路,再將採集來的數據通過優化後經無線電波傳輸給信息處理中心。 無線感測器網路操作系統Tiny0S141的研製者，Jason Hill博士把WSN定義為： Sensing＋CPU＋Radio＝Thousands of potential application 哈爾濱工業大學的李建中教授將WSN定義為：WSN是由一組感測器節點以自組織的方式構成的有線或無線網路，其目的是協作地感知、採集和處理網路覆蓋的地理區域中感知對象的信息，並發布給觀察者。從硬體上看，WSN節 點主要由數據採集單元、數據處理單元、無線數據收發單元以及小型電池單元組成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特點；從軟體上看，它藉助於節點中內置感測器有效探測所處區域的溫度、濕度、光強度、壓力等環境參數以及待測對象的電壓、電流等物理參數，並通過無線網路將探測信息傳送到數據匯聚中心 進行處理、分析和轉發。
原文出自： http://www.3qlw.com/gongxue/tongxinxue/2010-07-22/1420.html
Ⅶ 試述無線電感測網路在某一領域的應用,與其他信息探測系統和網路比較,無線感測網路有哪些優勢
摘要 親，無線感測器網路的逐漸普及，促進了信息家電、網路技術的快速發展，家庭網路的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展，基於無線感測器網路的智能家居網路控制節點為家庭內、外部網路的連接及內部網路之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平台。
Ⅷ 有關現代通信技術概論論文
這個是我們的考試題也許會對你有幫助，現代通信新技術大約就是這幾個方面
1、什麼是寬頻接入？簡述現階段接入技術基本原理？簡述你對未來接入技術發展的看法？
寬頻接入是接入速率較高的接入方式。在公用電話網中通常認為在幾百kbit/s以上的接入就屬於寬頻接入，有線、無線等不同專業有不同的定義。寬頻是相對傳統撥號上網而言，盡管目前沒有統一標准規定寬頻的帶寬應達到多少，但依據大眾習慣和網路多媒體數據流量考慮，網路的數據傳輸速率至少應達到256Kbps才能稱之為寬頻，其最大優勢是帶寬遠遠超過56Kbps撥號上網方式。
未來的寬頻上網技術應當具有連接簡單，操作發便，同時功能強大等特性，它至少必須滿足用戶在語音和數據業務上的基本需求-例如高速網上沖浪，HDTV，VOIP話音業務等等。而今，通信技術與互聯網技術的不斷成熟使得這些服務離你越來越近，全球的電信運營商都在向著未來不懈的努力。
我們了解了多種有可能實現的寬頻接入方式，如"Stratellite"寬頻、FTTH (光纖入戶) 、ADSL2/ADSL2+，很難判斷其中的哪一種會成為未來的主流，但是每一種技術都在快速的發展，最終能夠笑道最後的，一定是那種能提供更高速度，更佳性能，更低成本，更高可行性的技術方案。所以，現在的寬頻用戶還有那些潛在的寬頻用戶將看到一個全新的局面，未來的寬頻接入技術將會更成熟，沒秒10M甚至100M不是夢！
2、無線城市的概念？當前無線城市有哪些解決方案？簡述你對無線城市發展的認識和看法？
無線城市，就是使用高速寬頻無線技術覆蓋城市行政區域，向公眾提供利用無線終端或無線技術獲取信息的服務，提供隨時隨地接入和速度更快的無線網路,從而使在現有的第二代移動通信網路上不能使用、未來第三代移動通信網路上效果不夠理想的高速度的新業務、新功能被開發出來，例如用手機看電視、打網路游戲、手機視頻聊天、用手機隨時召開或參加視頻會議、家庭數字網路、無線傳輸文稿和照片等大文件、無線網路硬碟、移動電子郵件，等等。是城市信息化和現代化的一項基礎設施，也是衡量城市運行效率、信息化程度以及競爭水平的重要標志。
無線城市解決方案：
為了實現無線數字城市建設的目標，對於不同的區域，不同的傳播環境，不同的業務量需求，採用應不同的站型，不同的站間距和不同的天線類型，合理分布，達到用盡量少投資實現盡量好的覆蓋效果。
1、城市主幹道的覆蓋；主幹道路覆蓋對數據流量的要求不高，一般容量不是問題，但對連續覆蓋要求較高。對高速交通幹道覆蓋，可以採用高增益定向天線的方式對道路進行覆蓋。
2、廣場的覆蓋；廣場覆蓋主要以公眾用戶上網為主，由於覆蓋區域較為開闊所以可採用全向天線進行區域覆蓋，但考慮到傳輸問題因此規劃時可以採用Mesh方式進行網路連接。
3、景區的覆蓋；此類地區由於往往線路難以到位，必須採取MESH或無線中繼的方式進行覆蓋。天線的選用需要考慮到景區整體的效果，可以採用模擬或仿生天線。
4、機場、車站、咖啡吧、茶室、休閑場所公共營業區域等室內區域的覆蓋；室內場館主要包括候機廳(候車室)、展覽館、體育場館、高級寫字樓、咖啡吧、室內茶室、大型室內商場等，可以採用普通無線控制器+AP使用自帶天線或連接室內天線的方式進行覆蓋。
5、園區的覆蓋；園區覆蓋主要面向游牧應用的公眾用戶，多數區域較為開闊但可能存在樹蔭的阻擋。對於數據的突發流量要求不高，覆蓋區域較為分散。覆蓋可以考慮採用全向和定向天線的結合，對於線路不到位的地方也可以採用Mesh或無線中繼的方式進行無線組網。
隨著移動技術的成熟，以及人們生活和工作等行為的網路需求越來越傾向於「隨時隨地上網」的行為模式，無線網路作為一種便捷快速的網路服務肯定要在全世界普及，無線城市成為未來城市發展的目標是民意所向，也是大勢所趨。中國已經有很多城市已經開始無線網路發展計劃，北京、上海、廣州、深圳、成都等多個城市已經開始建設無線城市。最近北京的中移動和房山區長陽鎮就簽訂了合作協議，計劃在長陽半島建設無線城市，助力北京世界城市和信息化產業建設的同時，更為長陽半島的居民生活和產業發展帶來更為高效便捷的網路通訊服務。
3 、什麼是現代服務業？具體包括哪些業務？分析並闡述ICT？信息通信技術在現代服務業發展中的作用？
現代服務業大體相當於現代第三產業。國家統計局在1985年《關於建立第三產業統計的報告》中，將第三產業分為四個層次：第一層次是流通部門，包括交通運輸業、郵電通訊業、商業飲食業、物資供銷和倉儲業；第二個層次是為生產和生活服務的部門，包括金融業、保險業、公用事業、居民服務業、旅遊業、咨詢信息服務業和各類技術服務業等；第三個層次是為提高科學文化水平和居民素質服務的部門，包括教育、文化、廣播電視事業，科研事業，生活福利事業等；第四個層次是為社會公共需要服務的部門，包括國家機關、社會團體以及軍隊和警察等。
業務：
1.基礎服務（包括通信服務和信息服務）
2.生產和市場服務（包括金融、物流、批發、電子商務、農業支撐服務以及中介和咨詢等專業服務）
3.個人消費服務（包括教育、醫療保健、住宿、餐飲、文化娛樂、旅遊、房地產、商品零售等）
4.公共服務（包括政府的公共管理服務、基礎教育、公共衛生、醫療以及公益性信息服務等）。
現代服務業是相對於傳統服務業而言，適應現代人和現代城市發展的需求，而產生和發展起來的具有高技術含量和高文化含量的服務業。
ICT是信息、通信和技術三個英文單詞的詞頭組合(Information Communication Technology，簡稱ICT) 。它是信息技術與通信技術相融合而形成的一個新的概念和新的技術領域。也是在線測試儀的簡稱。
任何依靠信息通信技術(ICT)實現現代服務業的，首先要有一個多種電信技術和互聯網技術的接入網路，為用戶實現方便、快捷、廉價、多功能的接入。它應包括對互聯網的接入，對無線、移動通信系統的接入，對固網的接入等。而且這些接入可以根據用戶需求提供窄帶和寬頻的服務，或者按服務種類提供語音、數據、視頻的接入。所以現代服務業共性服務支撐系統的接入也必須作到完全現代技術的、無時不在的、無處不在的全方位的服務。具體的通信手段要包括PSTN、PHS、ISDN、GSM、CDMA、3G(WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA)、wifi、WIMAX、集群通信、Cable、衛星、互聯網的各種接入(PC與固網、移動網和無線網各種接入)等。
4、網路優化的方法有哪些？室內補充覆蓋信號源接入方式各自的特點？
網路優化的方法很多，在網路優化的初期，常通過對OMC-R數據的分析和路測的結果，制定網路調整的方案。在採用圖1的流程經過幾個循環後，網路質量有了大幅度的提高。但僅採用上述方法較難發現和解決問題，這時通常會結合用戶投訴和CQT測試辦法來發現問題，結合信令跟蹤分析法、話務統計分析法及路測分析法，分析查找問題的根源。在實際優化中，尤其以分析OMC-R話務統計報告，並輔以七號信令儀表進行A介面或Abis介面跟蹤分析，作為網路優化最常用的手段。網路優化最重要的一步是如何發現問題，下面就是幾種常用的方法：
1．話務統計分析法：OMC話務統計是了解網路性能指標的一個重要途徑，它反映了無線網路的實際運行狀態。它是我們大多數網路優化基礎數據的主要根據。通過對採集到的參數分類處理，形成便於分析網路質量的報告。通過話務統計報告中的各項指標(呼叫成功率、掉話率、切換成功率、每時隙話務量、無線信道可用率、話音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉話率及阻塞率等)，可以了解到無線基站的話務分布及變化情況，從而發現異常，並結合其它手段，可分析出網路邏輯或物理參數設置的不合理、網路結構的不合理、話務量不均、頻率干擾及硬體故障等問題。同時還可以針對不同地區，制定統一的參數模板，以便更快地發現問題，並且通過調整特定小區或整個網路的參數等措施，使系統各小區的各項指標得到提高，從而提高全網的系統指標。
2．DT （驅車測試）：在汽車以一定速度行駛的過程中,藉助測試儀表、測試手機，對車內信號強度是否滿足正常通話要求，是否存在擁塞、干擾、掉話等現象進行測試。通常在DT中根據需要設定每次呼叫的時長，分為長呼（時長不限,直到掉話為止）和短呼（一般取60秒左右,根據平均用戶呼叫時長定）兩種（可視情況調節時長），為保證測試的真實性，一般車速不應超過40公里/小時。路測分析法主要是分析空中介面的數據及測量覆蓋，通過DT測試，可以了解：基站分布、覆蓋情況，是否存在盲區；切換關系、切換次數、切換電平是否正常；下行鏈路是否有同頻、鄰頻干擾；是否有小島效應；扇區是否錯位；天線下傾角、方位角及天線高度是否合理；分析呼叫接通情況，找出呼叫不通及掉話的原因，為制定網路優化方案和實施網路優化提供依據。
3．CQT （呼叫質量測試或定點網路質量測試）：在服務區中選取多個測試點，進行一定數量的撥打呼叫，以用戶的角度反映網路質量。測試點一般選擇在通信比較集中的場合，如酒店、機場、車站、重要部門、寫字樓、集會場所等。它是DT測試的重要補充手段。通常還可完成DT所無法測試的深度室內覆蓋及高樓等無線信號較復雜地區的測試，是場強測試方法的一種簡單形式。
4．用戶投訴：通過用戶投訴了解網路質量。尤其在網路優化進行到一定階段時，通過路測或數據分析已較難發現網路中的個別問題，此時通過可能無處不在的用戶通話所發現的問題，使我們進一步了解網路服務狀況。結合場強測試或簡單的CQT測試，我們就可以發現問題的根源。該方法具有發現問題及時，針對性強等特點。
5．信令分析法：信令分析主要是對有疑問的站點的A介面、Abis介面的數據進行跟蹤分析。通過對A介面採集數據分析，可以發現切換局數據不全(遺漏切換關系)、信令負荷、硬體故障(找出有問題的中繼或時隙)及話務量不均(部分數據定義錯誤、鏈路不暢等原因)等問題。通過對Abis介面數據進行收集分析，主要是對測量儀表記錄的LAY3信令進行分析，同時根據信號質量分布圖、頻率干擾檢測圖、接收電平分布圖，結合對信令信道或話音信道佔用時長等的分析，可以找出上、下行鏈路路徑損耗過大的問題，還可以發現小區覆蓋情況、一些無線干擾及隱性硬體故障等問題。
6．自動路測系統分析：採用安裝於移動車輛上的自動路測終端，可以全程監測道路覆蓋及通信質量。由於該終端能夠將大量的信令消息和測量報告自動傳回監控中心，可以及時發現問題，並對出現問題的地點進行分析，具有很強的時效性。所採用的方法同5。
在實際工作中，這幾種方法都是相輔相成、互為印證的關系。GSM無線網路優化就是利用上述幾種方法，圍繞接通率、掉話率、擁塞率、話音質量和切換成功率及超閑小區、最壞小區等指標，通過性能統計測試→數據分析→制定實施優化方案→系統調整→重新制定優化目標→性能統計測試的螺旋式循環上升，達到網路質量明顯改善的目的。
(1) 宏蜂窩作信源接入信號分布系統；
採用宏基站作信號源，其主要的優點是業務承載量大，通過增加基站設備的資源即可完成擴容，適用於用戶眾多，業務量高的大樓，場館等建築；缺點是宏基站和塔放之間採用射頻饋纜連接，當用於大型建築物的室內覆蓋時，過多射頻電纜集中於塔放節點，造成系統成本上升，需要較大的布線空間，施工難度加大，同時饋線損耗會造成射頻信號衰減過大，不利用功率的有效使用。
(2) 微蜂窩作信源接入信號分布系統；
採用微基站作信號源，相對宏基站，業務承載較小的建築易於安裝。缺點如下：
A．微基站因為要體積小，輸出功率小，覆蓋有限，可能產生較多的校區切換，會消耗一定的資源。如果要覆蓋較大的區域，一種方案是使用更多的微基站，導致建網成本增加。
B.微基站組網時，每個信源的容量有限，不同信源之間的容量不能共享；對於一些室內環境，如果區域內其話務量的分布不均或者隨時間變化很大，微基站因為無線資源共享率低，建設成本相對較高。
C.微基站室內覆蓋的擴容時增加微基站，擴容成本高。
(3) 直放站作信源接入信號分布系統。
直放站（中繼器）屬於同頻放大器，是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強作用的一種無線發射中轉設備。
5、什麼是下一代網路？NGN有哪些核心技術？闡述不同核心技術之間的區別及你對NGN發展的看法？
下一代網路是網路的下一個發展目標。目前一般認為下一代網路基於IP，支持多種業務，能夠實現業務與傳送分離，控制功能獨立，介面開放，具有服務質量(QoS)保證和支持通用移動性的分組網。
NGN的關鍵技術有軟交換技術、高速路由/交換技術、大容量光傳送技術和寬頻接入技術，其中軟交換技術是核心技術。
軟交換技術是一種基於軟體的分布式交換和控制平台。
高速路由器處於NGN的傳送層，實現高速多媒體數據流的路由和交換，是NGN的交通樞紐。
大容量光傳送技術：光纖傳輸具有大容量和高速率的特點，光交換和智能光網更加靈活，更有效的傳輸。
寬頻接入技術：將各種寬頻服務與英語那個才能開展起來，網路容量的潛力才能真正發揮。
NGN的技術標准研究正在繼續進行中，各國的電信運營商都對其非常關注，對NGN的未來發展中融合成為主旋律。其中IMS的NGN架構是對3GPP規范中的特性補充，相信不久的將來NGN將會得到很好的發展。
6、什麼是雲計算？雲計算包括哪些服務類別？簡述雲計算的基本原理及應用領域？並談談你對雲計算發展的看法？
雲計算概念是由Google提出的，這是一個美麗的網路應用模式。狹義雲計算是指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網路以按需、易擴展的方式獲得所需的資源；廣義雲計算是指服務的交付和使用模式，指通過網路以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟體、互聯網相關的，也可以是任意其他的服務，它具有超大規模、虛擬化、可靠安全等獨特功效。
雲計算服務類別包括基礎架構雲、平台雲、應用雲。
雲計算的基本原理是，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程伺服器中，企業數據中心的運行將更與互聯網相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。
Amazon
Amazon以在線書店和電子零售業起家，如今已在業界享有盛譽。它最新的業務卻與雲計算有關。兩年多以前，亞馬遜作為首批進軍雲計算新興市場的廠商之一，為嘗試進入該領域的企業開創了良好的開端。
Google
圍繞網際網路搜索創建了一種超動力商業模式。如今，他們又以應用託管、企業搜索以及其他更多形式向企業開放了他們的「雲」。
Salesforce
Salesforce是軟體即服務廠商的先驅，它一開始提供的是可通過網路訪問的銷售力量自動化應用軟體。在該公司的帶動下，其他軟體即服務廠商已如雨後春筍般蓬勃而起，Salesforce的下一目標是：平台即服務。
Microsoft
在雲計算的起步階段，微軟曾經歷過不少周折。經過幾年的磨合調整之後，這個軟體巨頭的雲計算戰略終於走上了正軌。
中國移動
雲計算作為中國移動藍海戰略的一個重要部分，於2007年由移動研究院組織力量，聯合中科院計算所，著手起步了一個叫做「大雲」的項目。
Giwell
Giwell是國內首個通訊計算雲平台，是天地網聯科技有限公司研發的新一代雲計算平台。
隨著經濟的發展，服務化成為產業發展的必然趨勢，各種生產活動的陳國逐漸開始以服務方式向用戶進行交付。而雲計算所提供的xaas模式正是服務化趨勢的體現。雲計算為產業服務化提供了技術平台，使生產流程的最終交付品是一種基於網路和信息平台的服務。我確信，在未來幾年中，中國雲計算市場將會保持快速的增長。
7、什麼是物聯網？物聯網包括哪些關鍵技術及應用領域？簡述你對物聯網的理解及未來發展的看法？
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。物聯網的英文名稱叫「The Internet of things」。顧名思義，物聯網就是「物物相連的互聯網」。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網路；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息感測設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。
物聯網的關鍵技術有短距離無線通訊（zigbee、wifi、藍牙等）、低功耗無線網路技術、無線感測器網路、無線定位、射頻識別（RFID）（高頻、超高頻）、遠程網路、多網路融合等
物聯網關鍵領域有1. RFID； 2.感測網； 3. M2M 4. 兩化融合[。
物聯網的發展，也是移動技術為代表的普適計算和泛在網路發展的結果，帶動的不僅僅是技術進步，而是通過應用創新進一步帶動經濟社會形態、創新形態的變革，塑造了知識社會的流體特性，推動面向知識社會的下一代創新形態的形成。移動及無線技術、物聯網的發展，使得創新更加關注用戶體驗，用戶體驗成為下一代創新的核心。技術更加全面，體驗更加豐富成為新一代物聯網的發展目標。
Ⅸ 無線感測器網路的相關課題論文
1，能量優化，
2， 路由優化
3， 地理定位演算法
4，感測器節能演算法
5， 感測器覆蓋率研究
6，休眠研究。
7。MAC層研究
8，網路信息安全等，。。。。
總之課題很多，看樓主怎麼選了。。。。。