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感知層是物聯網的基礎,由具有感知、識別、控制和執行等功能的多種設備組成,通過采集各類環境數據信息,將物理世界和信息世界聯系在一起。主要實現方式是通過不同類型的傳感器感知物品及其周圍各類環境信息。感知層應用的技術有傳感器技術.RFID技術、定位技術、圖像采集技術等。
在對物理世界感知的過程中,不僅要完成數據采集、傳輸、轉發、存儲等功能,還需要完成數據分析處理的功能。數據處理將采集數據經過數據分析處理提取出有用的數據。數據處理功能包含協同處理、特征提取、數據融合、數據匯聚等。還需要完成設備之間的通信和控制管理,實現將傳感器和RFID等獲取的數據傳輸至數據處理設備。
傳感器
傳感網絡是由傳感器、執行器、通信單元、存儲單元、處理單元和能量供給單元等模塊組成的以實現信息的采集、傳輸、處理和控制為目的的信息收集網絡。傳感網絡結構示意圖如圖2-1所示。
傳感網絡結構示意圖
電源模塊主要為傳感網絡各模塊可靠運行提供電能。
上述模塊共同作用可實現物理世界的信息采集、傳輸和處理,為實現萬物互聯奠定了基礎。傳感器將軟件與硬件相結合,利用嵌入式微處理器以及嵌入式軟件,傳感器一般具有功耗低、體積小、集成度高、效率高、可靠性高等優點,這些推動了物聯網的實現。傳感器節點還具有以下特點。
1.電源能量有限
傳感器的體積小,攜帶的電量有限。然而傳感器的數目龐大、成本要求低廉、分布區域廣,而且部署環境復雜,有些區域甚至于人員不能到達。因此大量應用環境情況下,通過更換電池的方式來補充傳感節點的電能代價太高,幾乎是不現實。傳感器節點的能量主要消耗在無線通信模塊上。無線通信模塊在發送信號時的能量消耗最大,在空閑狀態和接收狀態能量消耗小,還可以讓傳感器處于睡眠狀態,這時電能消耗最少。
2.通信能力有限
無線通信的能量消耗與通信距離的關系為E=kdn式中,E是消耗的能量;k是常數;d是通信距離;參數〃滿足關系2<n<4,n的取值與天線質量、傳感節點的部署環境等因素有關。
由上式可知,隨著通信距離d的增加,無線VoIP通信的能量消耗將急劇增加。因此.在滿足通信的前提下應該盡量減少單跳的通信距離。由于傳感器節點的能量限制和網絡覆蓋區域大,很多無線傳感器網絡采用多跳路由的傳輸機制。
3.計算和存儲能力有限