无线传感网络技术

无线传感网络技术（精选12篇）

无线传感网络技术 篇1

0、引言

Ad Hoc网络是一种移动通信和计算机网络相结合的自组织网络, 网络中的节点由移动主机构成。Ad Ho网络最初应用于军事领域, 是20世纪70年代美国国防部高级研究计划局 (DARPA) 资助研究的采用分组无线网 (PRNET) 进行数据通信项目中产生的一种新型网络构架技术[1]。无线传感器网络是Ad Hoc网络应用在传感器技术中的一种具有动态拓扑结构的组织网络它是由大量散布在某区域的微小传感器节点组成, 这些节点可以通过飞机撒播、人工布置或者火箭弹射的方式完成。与蜂窝移动通信系统、蓝牙技术、无线局域网等无线通信网络相比, 无线传感器网络和传统Ad Hoc网络都没有基站设备支持, 所有节点分布式运行能够向相邻节点发送和接收数据, 具有发现和维护到其他节点路由的功能, 是自创造、自组织和自管理的多跳网络。

无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络, 其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息, 并报告给用户。它的英文是Wireles Sensor Network, 简称WSN。大量的传感器节点将探测数据, 通过汇聚节点经其它网络发送给了用户。传感器网络实现了数据采集、处理和传输的三种功能, 而这正对应着现代信息技术的三大基础技术, 即传感器技术、计算机技术和通信技术。

1、无线自组网

1.1 无线自组网概述

Ad hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络, 又称为多跳网 (Multi-hop Network) 、无基础设施网 (Infrastructure less Network) 或自组织网 (Self organizing Network) 。整个网络没有固定的基础设施, 每个节点都是移动的, 并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种网络中, 由于终端无线覆盖取值范围的有限性, 两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它节点进行分组转发。每一个节点同时是一个路由器, 它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。

Ad Hoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络, 网络中的节点均由移动主机构成。Ad Hoc网络最初应用于军事领域, 它的研究起源于战场环境下分组无线网数据通信项目, 该项目由DARPA资助, 其后, 又在1983年和1994年进行了抗毁可适应网络SURAN (Survivable Adaptive Network) 和全球移动信息系统Glo Mo (Global Information System) 项目的研究。由于无线通信和终端技术的不断发展, Ad Hoc网络在民用环境下也得到了发展, 如需要在没有有线基础设施的地区进行临时通信时, 可以很方便地通过搭建Ad Hoc网络实现。

1.2 无线自组网的特点

Ad Hoc网络作为一种新的组网方式, 具有以下特点:

1.2.1 网络的独立性

Ad Hoc网络相对常规通信网络而言, 最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要硬件基础网络设施的支持, 快速构建起一个移动通信网络。它的建立不依赖于现有的网络通信设施, 具有一定的独立性。Ad Hoc网络的这种特点很适合灾难救助、偏远地区通信等应用。

1.2.2 动态变化的网络拓扑结构

在Ad Hoc网络中, 移动主机可以在网中随意移动。主机的移动会导致主机之间的链路增加或消失, 主机之间的关系不断发生变化。在自组网中, 主机可能同时还是路由器, 因此, 移动会使网络拓扑结构不断发生变化, 而且变化的方式和速度都是不可预测的。对于常规网络而言, 网络拓扑结构则相对较为稳定。

1.2.3 有限的无线通信带宽

在Ad Hoc网络中没有有线基础设施的支持, 因此, 主机之间的通信均通过无线传输来完成。由于无线信道本身的物理特性, 它提供的网络带宽相对有线信道要低得多。除此以外, 考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰等多种因素, 移动终端可得到的实际带宽远远小于理论中的最大带宽值。

无线自组网络还具有有限的主机能源、网络的分布式特性、生存周期短、有限的物理安全等特点。

1.3 无线自组网应用领域

Ad Hoc网络的应用范围很广, 总体上来说, 它可以用于以下场合:a) 没有有线通信设施的地方, 如没有建立硬件通信设施或有线通信设施遭受破坏。b) 需要分布式特性的网络通信环境。c) 现有有线通信设施不足, 需要临时快速建立一个通信网络的环境。d) 作为生存性较强的后备网络。

Ad Hoc网络技术的研究最初是为了满足军事应用的需要, 军队通信系统需要具有抗毁性、自组性和机动性。具有较强的自组性, 很适合战场的恶劣通信环境。Ad Hoc网络建立简单、具有很高的机动性。目前, 一些发达国家为作战人员配备了尖端的个人通信系统, 在恶劣的战场环境中, 很难通过有线通信机制或移动IP机制来完成通信任务, 但可以通过Ad Hoc网络来实现。因此, 研究Ad Hoc网络对军队通信系统的发展具有重要的应用价值和长远意义。

Ad Hoc网络的研究在民用和商业领域也受到了重视。在民用领域, Ad Hoc网络可以用于灾难救助。在发生洪水、地震后, 有线通信设施很可能因遭受破坏而无法正常通信, 通过Ad Hoc网络可以快速地建立应急通信网络, 保证救援工作的顺利进行, 完成紧急通信需求任务。Ad Hoc网络可以用于偏远或不发达地区通信。

Ad Hoc网络在研究领域也很受关注, 近几年的网络国际会议基本都有Ad Hoc网络专题, 随着移动技术的不断发展和人们日益增长的自由通信需求, Ad Hoc网络会受到更多的关注, 得到更快速的发展和普及。

2、无线传感器网络

2.1 无线传感器网络的体系结构

典型的无线传感器网络系统主要由传感器节点、接收发送器、互联网或通信卫星、任务管理节点等组成。图1为一个无线传感器网络的体系结构图。

传感器节点是一种微型嵌入式设备, 由部署在感知对象附近大量的廉价微型传感器模块组成, 可以借助于节点中内置的各式传感器来测量所在周边环境中的各种信号, 从而探测其相关的各种物理量, 也可以通过人工放置、飞机撒播或炮弹发射等方式, 将传感器节点散布在监控区域内, 以采集检测区域内的相关信息, 并发送到汇聚节点。各模块通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统, 从而把传感器节点采集到的数据沿着其他节点逐跳传输到汇聚节点。

汇聚节点也称数据中心或基站, 它的处理能力、存储能力和通信能力相对较强, 通过连接传感器网络与互联网等外部网络, 可实现两种协议通信协议之间的转换, 同时发布管理节点的检测任务, 并将搜集到的数据转发到外部网络上。

管理节点通过对整个系统的配置和管理, 可实现对系统中各节点检测任务的发布和检测数据的收集与处理。管理节点也可以将数据传输给传感器节点, 实现网络的再配置以及重新发布检测任务。

2.2 无线传感器网络的特点

无线传感器网络除了具有Ad Hoc网络的移动性、断接性、电源能力局限性等共同特征以外, 还具有很多其他鲜明的特点。

2.2.1 大规模网络

为了获取精确信息, 在监测区域通常部署大量传感器节点, 传感器节点数量可能达到成千上万, 甚至更多。通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比;通过分布式处理大量采集的信息能够提高监测的精确度, 降低对单个节点传感器的精度要求;大量冗余节点的存在, 使得系统具有很强的容错性能;大量节点能够增大覆盖的监测区域, 减少洞穴或者盲区。

2.2.2 自组织网络

在无线传感器网络应用中, 通常情况下传感器节点被放置在没有基础设各的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定。节点之间的相互邻居关系也不能预先知道, 如通过飞机撒播大量传感器节点到面积广阔的原始森林中, 或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力, 能够自动进行配置和管理, 通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在无线传感器网络使用过程中, 部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效, 也有一些传感器节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中, 这样在无线传感器网络中的节点个数就动态的增加或减少, 从而使网络的拓扑结构随之动态变化。无线传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。

2.2.3 多跳路由

网络中节点通信距离有限, 一般在几十到几百米范围内, 节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信, 则需要通过中间节点进行路由。匿定网络的多跳路由使用网关和路由器来实现, 而无线传感器网络中的多跳路由是由普通网络节点完成的, 没有专门的路由设备。这样每个节点既可以是信息的发起者, 也可以是信息的转发者。

2.2.4 动态性网络

无线传感器网络是一个动态的网络, 节点可以随处移动;一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障, 退出网络运行;一个节点也可能由于工作的需要而被添加到网络中。无线传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变: (1) 环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效。环境条件变化可能造成无线通信链路的带宽变化, 甚至时断时通。 (2) 无线传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性。 (3) 新节点的加入。 (4) 可靠的网络。

2.2.5 以数据为中心的网络

传感器网络是一个任务型的网络, 脱离传感器网络谈论传感器节点没有任何意义。传感器网络中的节点采用编号标识, 节点编号是否需要全网唯一取决于网络通信协议的设计。由于传感器节点随机部署, 构成的传感器与节点编号之间的关系是完全动态的, 表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时, 直接将所关心的事件通告给网络, 而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或者传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。所以通常说传感器是一个以数据为中心的网络。

2.2.6 应用相关的网络

传感器用来感知客观物理世界, 获取物理世界的信息量。客观世界的物理量多种多样, 不可穷尽。不同的传感器应用关心不同的物理量, 因此对传感器的应用系统也有多种多样的要求。

不同的应用背景对传感器网络的要求不同, 其硬件平台、软件系统和网络协议必然会有很大差异。所以传感器网络不能像Internet一样, 有统一的通信协议平台。对于不同的传感器网络应用虽然存在一些共性问题, 但在开发传感器更高效的目标系统。针对每一个具体应用来研究传感器网络技术, 这是传感器网络设计不同于传统网络的显著特征。

无线传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域, 传感器节点可能工作在露天环境中, 遭受太阳的暴晒或者风吹雨淋, 甚至遭到无关人员或动物的破坏。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数量巨大, 人工不能“照顾”每个传感器节点, 网络的维护十分困难甚至不可维护。无线传感器网络的通信保密性和安全性也十分必要, 要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测数据。因此, 无线传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

3、无线自组网与无线传感器网络比较

无线传感器网络与传统无线自组网有着一些不同特点:1、无线传感器网络的节点数量较多, 并且分布密度较大;2、无线传感器网络中的节点与无线自组网中的节点相比更容易出错;3、无线传感器网络中节点的计算、存储能力和电力有限;4、传统无线自组网主要采用点对点通信, 而无线传感器网络节点主要采用广播方式通信;5;无线传感器网络中的节点数量非常大, 因此网中节点一般没有全球唯一的标识。

摘要：在目前的无线网络技术中, 最重要的研究是无线自组网 (ad hoc) , 最有发展前景的是无线传感器网络 (Wireless Sensor Network, WSN) 。无线自组网是一种自组织、对等式、多跳的无线移动网络, 在分组无线网的基础上发展起来。无线传感器网络将无线自组网技术与传感器技术相结合, 实现协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息并发送给观察者。

关键词：无线自组网,无线传感器

参考文献

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[9]陈婕, 鄂洁.无线自组网的安全探讨[J].软件导刊, 2007, (19) .

无线传感网络技术 篇2

应用前景

无线传感网络是面向应用的，贴近客观物理世界的网络系统，其产生和发展一直都与应用相联系。多年来经过不同领域研究人员的演绎，无线传感网络技术在军事领域、精细农业、安全监控、环保监测、建筑领域、医疗监护、工业监控、智能交通、物流管理、自由空间探索、智能家居等领域的应用得到了充分的肯定和展示。

在环境监控和精细农业方面，WSN系统最为广泛。2002年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园，这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。杭州齐格科技有限公司与浙江农科院合作研发了远程农作管理决策服务平台，该平台利用了无线传感器技术实现对农田温室大棚温度、湿度、露点、光照等环境信息的监测。

在民用安全监控方面，英国的一家博物馆利用无线传感器网络设计了一个报警系统，他们将节点放在珍贵文物或艺术品的底部或背面，通过侦测灯光的亮度改变和振动情况，来判断展览品的安全状态。中科院计算所在故宫博物院实施的文物安全监控系统也是WSN技术在民用安防领域中的典型应用。

现代建筑的发展不仅要求为人们提供更加舒适、安全的房屋和桥梁，而且希望建筑本身能够对自身的健康状况进行评估。WSN技术在建筑结构健康监控方面将发挥重要作用。2004年，哈工大在深圳地王大厦实施部署了监测环境噪声和震动加速度响应测试的WSN网络系统。

在医疗监控方面，美国英特尔公司目前正在研制家庭护理的无线传感器网络系统，作为美国“应对老龄化社会技术项目”的一项重要内容。另外，在对特殊医院(精神类或残障类)中病人的位置监控方面，WSN也有巨大应用潜力。

在工业监控方面，美国英特尔公司为俄勒冈的一家芯片制造厂安装了200台无线传感器，用来监控部分工厂设备的振动情况，并在测量结果超出规定时提供监测报告。西安成峰公司与陕西天和集团合作开发了矿井环境监测系统和矿工井下区段定位系统。

在智能交通方面，美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到2025年全面投入使用。该系统综合运用大量传感器网络，配合GPS系统、区域网络系统等资源，实现对交通车辆的优化调度，并为个体交通推荐实时的、最佳的行车路线服务。目前在美国的宾夕法尼亚州的匹兹堡市已经建有这样的智能交通信息系统。

无线传感器网络安全技术概述 篇3

关键词：无线传感器；网络安全

一、无线传感器网络的安全问题分析

无线传感器网络的安全协议主要有物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。其中物理层主要是用来处理传输信号，对信号进行调制、发射以及接受。链路层主要是负责数据流的多层面传输，数据帧检测、媒介访问控制以及错误控制，网络层主要是控制数据路由，而传输层主要是用来维持给定数据流，在不同的网络层面上，面临着或大或小的传感器安全问题。

1.在物理层中，安全问题主要是由于无线通信干扰和节点的运行状况导致的。在无线网络中，攻击者可以通过K个节点去干扰另N个节点（K<2.当链路层发生受到攻击的时候，常常是因为为邻居节点提供可靠信道导致的，攻击者通过监测邻居节点而展开对于通信信道的攻击，一旦发生信道冲突，攻击者只需要制造一个简单的字节冲突就破坏整个数据包的传递，导致部分数据冲突会出现数据包检验失败的状况，使得发送节点的二进制指数倒退算法反复出现，导致数据传输出现阻塞的状况，节点的能量也会很快消耗。

3.网络层的路由协议是无限传感器正常工作的关键，攻击者一旦对整个网络进行攻击，必然会导致整个无线网络的功能失效，安全路由器的算法也因此成为了无线网络传感器的安全性和可用性的关键。

4.在传输层，无线传感器的安全常常会受到网络节点的限制，节点无法正常的存储大量的信息，且使得节点消耗超出正常范围的能浪，使得节点以及传感器的安全都受到一定的限制，尤其是传输层上的传统的网络协议的安全问题与无线传感器的安全问题存在差异，在进行安全保障工作的时候很难兼顾。

5.无线传感器网络的应用层也蕴藏着大量的网络安全问题，在应用层数据聚集、任务分发、目标跟踪等都需要完整的激保密措施，也成为保障无线传感器网络安全保障的重要部分，安全管理的关键点在于密钥的管理，由于无线传感器网络的复杂性，传统的密钥管理的方法不能很好的适应无线传感器网络，导致网络密钥管理的安全性成为亟待解决的问题之一、

二、无线传感器的网络安全技术对策

1.改善无线传感器使用的密钥管理技术

密钥管理技术是管理无线传感器最为重要的一部分，也是安全通讯机制的核心，对密钥的管理主要分为两部分：对密钥的管理和对组密钥的管理。

其中，对于密钥的管理主要是因为无线传感器的网络受到了传感器节点的限制，传统的技术手段并不能适应，因此在对无线传感器的密钥进行管理的时候，通常使用的方法有预先配置的密钥管理方法，这类方法在使用的时候不需要特殊节点KDC，而另一种预先配置的密钥管理方法需要KDC技术的辅助。而基于KDC技术的密钥管理主要是在KDC的辅助下在通信双方中建立共享密钥的对话机制，以此实现减少内存占用量并支持网络的动态变化。

同时，在进行组密钥管理的时候常用的方式也是基于预配置或者是基于KDC。基于预配置的组密钥管理不需要借助可信第三方进行，密钥的分发耗时较短，但是同时需要进行大量的计算传感器负担较大。

而基于KDC方式的组密钥的管理是最简单的，由基站点计算产生并分布给组密钥中的成员，使得每个成员能够及时得到更新过后的密钥，但是基于KDC组密钥的管理方式需要占据大量的通信资源，因此在进行管理的时候应当尽可能的优化资源，减少基于KDC方式的组密钥的通讯成本。

2.安全数据聚合

在无线传感器的网络中，存在着大量的数据节点，数据节点中的数据众多，传感器的自身能力会受到限制，因此需要一个较强的功能来处理大量的数据，数据聚合技术就是辅助完成的，在数据聚合技术的辅助下，数据能够从各个节点上传递到基站之中，使得节点内的辅助数据能够得到初步的处理，产出占据过多空间的冗杂数据，尽可能的减少数据的传输，从而节省网络中各个节点的资源。为此应当在数据聚合的部分强调安全性，使用哈希函数确保数据聚合的安全性是在单向性方面确保了数据的保密性，使得网络节点中的数据可以在不知道数据明文的情况下掌握执行数据聚合，实现安全性。

3.安全路由技术

路由协议是无线传感器保护无线网络安全性的必不可少的技术，主要通过以数据为中心的路由协议、层次式路由协议以及基于位置的路由协议。

其中，以数据为中心的路由协议考虑到了无线网络中的众多的节点数量，在数量庞大以复杂的数据中，尽可能的节省来节点的能量，根据数据的内容建立路由链路。减少了维护网络拓扑结构的精力，提高安全保障效率。

而层次路由协议增加了单层节点的扩展性，减少了一个区域内的节点向中心节点传递信息的次数，节省了传感器节点的能源消耗，拓展了数据融合的可能性。

最后，基于位置的路由协议在传输信息的时候需要准确的知道无线传感器的节点的位置信息，通过传感器的位置信息准确计算节点之间的距离，估计能量的消耗，构建更有能力的路由传输协议，减少不必要的网络查询，节省了能量的开销，维护了无线传感器的安全传输。

三、结语

本文针对无限传感器在无线网络中面临的安全问题进行了探究，指出了目前无线网路中无线传感器进行安全维护的策略。

参考文献：

[1]陈渊，叶清 无线传感器网络安全认证方案综述 [J]計算机与数学工程 2014，（02）.

[2]朱政坚 谭庆平 朱培栋 无线传感器网中线性网络编码安全检查 武汉大学学报 2010 （01）.

[3]陈子平 钱松荣 一种适用于无线传感器网络的安全认证方案 [J] 计算机工程 2013 （07） .

[4]刘宇 闵沚玥 无线传感器网络安全策略研究[J] 无线互联科技 2014（06）.

[5]屈峰 王旭辉 徐海湄 浅析无线传感器网络的安全问题[J] 科技广场 2014（03）.

[6]胡克满 徐兴华 陶军 无线传感器网络路由的比较[J] 宁波职业技术学院学报2008（05）.

作者简介：刘侃（1983-4-9），女，籍贯：河北石家庄，单位：河北师范大学信息技术学院，专业：管理科学与工程硕士，研究方向：信息技术。

无线传感器网络综述 篇4

随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现,由这些微型无线传感器构成的无线传感器网络引起了人们的极大关注。这种无线传感器网络综合了传感器技术[1]、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送到需要这些信息的用户。例如,传感器网络可以向正在准备进行登陆作战的部队指挥官报告敌方岸滩的详实特征信息,如丛林地带的地面坚硬度、干湿度等,为制定作战方案提供可靠的信息。传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实而可靠的信息。因此,这种网络系统可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。传感器网络是信息感知和采集的一场革命。

无线传感器网络的研究起步于20世纪90年代末期,从2000年起,国际上开始出现一些有关传感器网络研究结果的报道,但是,这些研究成果处于起步阶段,距离实际需求还相差甚远。我国在传感器网络方面的研究工作还很少,目前,哈尔滨工业大学、清华大学等已经开始了该领域的研究工作,无线传感器网络的研究任重而道远。

1 无线传感器网络的基本概念及特点

1.1 基本概念

图一所示为一个典型的无线传感器网络的系统结构[3],包括分布式传感器节点[4](群)、接收发送器、互联网和用户界面等。其中,传感器网络节点[5]的基本组成包括如下4个基本单元:传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(包括CPU、存储器、嵌人式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)以及电源。

传感器网络节点为一个微型化的嵌人式系统构成了无线传感器网络的基础层支持平台。目前国内外已经出现了许多种网络节点的设计,它们在实现原理上是相似的,只是分别采用了不同的微处理器或者不同的通信或协议方式。

1.2 无线传感器网络的特点

(1)硬件资源有限[3]。节点由于受价格、体积和功耗的限制,其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。

(2)电源容量有限。网络节点由电池供电,电池的容量一般不是很大。

(3)无中心。无线传感器网络中没有严格的控制中心,所有节点地位平等,是一个对等式网络。

(4)自组织。网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施。

(5)多跳路由。网络中节点通信距离有限,一般在几十到几百米范围内,节点只能与它的邻居直接通信。

(6)动态拓扑。无线传感器网络是一个动态的网络,节点可以随处移动。

(7)节点数量众多,分布密集。为了对一个区域执行监测任务,往往有成千上万传感器节点。

2 无线传感器的研究现状

2.1 军事领域的研究进展情况

美国陆军2001年提出了“灵巧传感器网络通信”计划[7],被批准为2001财政年度的一项科学技术研究计划,并在2001~2005财政年度期间实施。

美国陆军近期又确立了“无人值守地面传感器群”项目,其主要目标是使基层部队指挥员具有在他们所希望部署传感器的任何地方灵活地部署传感器的能力。

美国海军最近开展的网状传感器系统CEC(cooperative engagement capability)是一项革命性的技术,CEC是一个无线网络,其感知数据是原始的雷达数据。

2.2 民用领域的研究进展情况

1995年,美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”,预计到2025年全面投入使用。该计划试图把先进的信息技术、数据通信技术、传感器技术、控制技术及计算机处理技术有效地集成运用于整个地面交通管理,建立一个在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

2002年10月24日,美国英特尔公司发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”。今后,英特尔将致力于微型传感器网络在预防医学、环境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探查等领域的应用。实现该计划需要3个阶段,即物理阶段、实现阶段和应用阶段。

2.3 学术界的研究进展

学术界的研究主要集中在传感器网络技术和通信协议的研究上,也开展了一些感知数据查询处理技术的研究,取得了一些初步研究结果。目前的研究工作还处于起步阶段,大量的问题还没有涉及到,未来的研究工作任重而道远。下面,我们介绍一下目前的主要研究进展.

2.3.1 传感器网络技术的研究

加州大学伯克利分校提出了应用网络连通性重构传感器位置的方法、传感器网络上的数据分布式存储的地理Hash表方法、确定传感器网络中节点位置的分布式算法等。

加州大学洛杉矶分校开发了一个无线传感器网络和一个无线传感器网络模拟环境,用于考察传感器网络各方面的问题。

斯坦福大学提出了在传感器网络中事件跟踪和传感器资源管理的对偶空间方法以及由无线网连接的传感器和控制器构成的闭环控制系统的框架。

2.3.2 传感器网络通信协议的研究

人们首先对已有的因特网和Ad Hoc无线网络的通信协议进行了研究,发现这些协议不适用于传感器网络。其原因如下:(1)传感器网络中的传感器节点数量远大于Ad Hoc网络中的节点数;(2)感知节点出现故障的频率要大于Ad Hoc网络;(3)感知节点要比因特网和Ad Hoc网络中的节点简单。

2.3.3 感知数据查询处理技术的研究

康奈尔大学在感知数据查询处理技术方面开展的研究工作较多。他们研制了一个测试感知数据查询技术性能的COUGAR系统,提出了在传感器网络上计算聚集函数的容错和可扩展算法。

哈尔滨工业大学和黑龙江大学在传感器数据管理系统方面开展了研究工作,提出了以数据为中心的传感器网络的数据模型、一系列的能源有效的感知数据操作算法和感知数据查询处理技术,并研制了一个传感器网络数据管理系统。

3 目前研究热点

在通信协议方面,包括物理层协议[8](研究传感器网络采用的传输媒体、频段选择及调制方式);数据链路层协议;网络层协议(主要指路由协议;平面路由协议等)。在传感器网络管理方面,主要的研究热点是能量管理,数据传送所带来的能耗最大,研究休眠、唤醒,以及采用发送功率低的RF等。控制节点对能量的使用,在各层上都可使用,如操作系统、物理层、链路层、路由协议等内容。另外,还有安全管理的内容,包括传统的无线电电磁干扰方式和对路由机制进行攻击;侵入节点发送误警数据,侵入节点致使网络的某些节点和某些网段互发大量的无用数据,使能量很快耗尽;传感器网络分立,形成监测黑洞,无法完成正常监测工作。在研究中,可以探索采用扩频通信、传感器节点接入认证、鉴权、数据水印和数据加密等技术提高网络的安全性。

4 存在的问题

就目前的技术程度来说,让无线传感器网正常运行并大批投入应用还面临着许多问题:

(1)网络内通信问题。无线传感器网络内正常通信接洽中,信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响,怎样安全有效地进行通信是个有待研究的问题。

(2)成本问题。在一个无线传感器网络里面,需要应用数量宏大的微型传感器,这样的话成本会制约其发展。

(3)系统能量供给问题。目前重要的解决方案有:应用高能电池;降低传感功率;此外还有传感器网络的自我能量收集技巧和电池无线充电技巧。其中后两者备受关注。

(4)高效的无线传感器网络结构。无线传感器网络的网络结构是组织无线传感器的成网技巧,有多种形态和方法,合理的无线传感器网络可以最大限度的利用资源。在这里面,还包含网络安全协议问题和大规模传感器网络中的节点移动性管理等诸多问题有待解决。

总之,无线传感器网络利用远景非常诱人。无线传感器网络(WSN)被认为是影响人类未来生活的重要技巧之一,这一新兴技巧为人们供给了一种全新的获取信息、处理信息的道路。由于WSN本身的特点,使得它与现有的传统网络技巧之间存在较大的差别,给人们提出了很多新的要求。由于WSN对国家和社会意义重大,国内外对于WSN的研究正热烈开展,盼望能够引起测控领域对这一新兴技术的器重,推动对这一具有国家战略意义的新技术的研究、利用和发展。

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[7]周雅琴,谭定忠.无线传感器网络应用及研究现状[J].传感器世界,2009(05):35-40.

无线传感器网络实验感想 篇5

本次实验我们进行的是无线传感器网络综合实验。在实验中，我们小组成员学习了无线传输的基本原理，合作完成实验系统的安装、调试与数据分析，在这一过程中我受益良多。

无线传感器网络系统是基于ZigBee技术。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

现在无线传感网络技术广泛用于很多方面，如农业物联网、工业自动化以及智能家居等。无线传感的使用使传感器和自动化技术得到了空前的发展，并给人们的生活带来了很大的便利。

我们平时的实验课更多注重对理论的验证，但是没有创新性和自主研发性，虽然这次的实验我们大部分也是照着实验说明书进行连接、烧录程序、演示等，但是此次的实验增加了我对电子设计的浓厚兴趣。只要有兴趣，我相信化兴趣为动力，我肯定能更加努力加强电子专业的学习，努力提高专业素养。

当然实验中还有注重团队的协作，我们分工明确，合作愉快，因此更快、更好地完成了实验。现在的项目工程，凭一己之力几乎不可能完成，所以企业也十分注重员工的团队意识，我们想要进入好的企业，对这块不能等闲视之，必须加以重视。

无线传感器网络故障检测研究 篇6

关键词：无线传感器；资源受限；故障管理；故障检测

无线传感器网络是通过具备数据处理和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式而形成的无线网络。无线传感技术与基站或路由器等基础通信设施不同，其是通过特定的分布式协议自组织起来的网络。基于无线传感技术，其能够对各种环境或检测对象的信息进行实时奸恶、感知和采集，并且能够对所收集的信息进行处理直接传送至用户端，能够为用户提供全面的、可靠性较高的详实可靠的信息。由于无线传感器网络能够被适用于大多数恶劣以及特殊的环境条件下，其已经被广泛的应用于国防军事、环境监测、箭筒管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。

随着无线传感器技术的不断发展，以及其应用范围的不断拓宽，其经常被应用于一些极端恶劣的环境条件下，以收集外部环境的数据。由于传感器节点的电源、存储和计算能力有限，并且应用环境恶劣，使得传感器节点比传统网络的节点更易于失效。在这些情况下维持高质量的服务，并尽可能地降低能源消耗是很有挑战性的，有效的故障管理对于达成这些目标是有极大帮助的。因此，对无线传感器网络故障进行管理是非常重要的。一般来说无线传感器网络故障的管理包括三个阶段：网络故障的检测、网络故障的诊断以及网络系统的恢复等。

本文由于篇幅以及研究经历有限，将重点研究无线床干起网络故障管理中的网络故障检测部分。无线传感器网络故障检测按照故障检测的执行主体所处位置的不同，可以将无线传感器网络故障检测方法分为集中式方法和分布式方法。

一、集中式的无线传感器网络故障检测方法

集中式方法是无线传感器网络故障诊断中较为常见的一种方法。一般来说，负责对网络进行监控、对失败或可疑节点进行追踪的店是处于物理上或逻辑上的中心位置节点。中心位置的节点在无线传感网络系统中所负责的事务较多。因此，无线传感器网络在运营过程中，通常是不让中间位置的节点不受到能量的限制。进而能够保证其执行大范围的故障管理任务。集中式方法的接受如集中式方法的结构如主要采用周期轮询的方式来对节点进行管理：中心节点通常采用周期性主动探测的方式发布一些探测包，来获取节点的状态信息，对获得的信息进行分析，从而确定节点是否失效。

采用集中式网络管理，所有的网络设备都由一个管理者进行管理。当信息流量不大的时候，集中式网络管理简单且有效，在失效节点定位方面具有高效和准确的优点，所以它非常适用十小型的局域网络。在集中式网络管理结构下，管理者作为“客户”要完成复杂的网络管理任务，同时还必须与多个作为“服务器”的代理交换信息。这种结构存在着较大的缺陷，主要表现为：

1）所有的分析和计算任务都集中在中心节点站，造成网络管理的瓶颈，中心节点负载过重。由于其余节点的信息收集后都是发往中心节点，因此中心节点很可能变成一个专门用于数据传输的节点以满足故障检测和管理的需要。随之而来的问题就是中心节点所在的区域会有大量的流量往来，导致该区域的节点能量消耗急剧增加，越是靠近中心节点的越是这样。

2）中心节点站一旦失效，整个网管系统就崩溃了，这样导致整个系统的可靠性偏低。

3）集中式结构导致大量的原始数据在网络上传输，带来了大量额外的通信量，占用大量的通信带宽，并导致网管系统工作效率降低。

4）用于监测网络并收集数据的代理是预先定义好且功能固定的，一旦要扩展新的功能时十分不便，这样会造成系统的可扩展性较差。

5）远端节点与管理中心之间的距离较远，且传感器网络中采用多跳通信，因此这两者之间的信息交互时延过长。

二、分布式方法

分布式方法支持局部决策的概念，能够平滑地将故障管理分散到网络中去。目标是让节点在与中心节点通信前，能够给出一定层次的决策。在这种思想下，传感器节点能做的决策越多，越少的信息将被传输给中心节点，从而减少通信量。其算法流程如右表1。分布式的方法通常分为以下几种：

1）节点自检测方法。节点自检测的方法依赖于节点自身所包含的功能进行故障检测，并将检测结果发送给管理节点。文献[4]中介绍了一种节点自检测的方法，通过软件和硬件的接口检测物理节点的失效。硬件接口包含了几个灵活的电路用于检测节点的方位和碰撞。软件接口包含了几个软件部件，用于采样传感器节点的读取行为。由于故障的检测由节点本身完成，这种方法的优点是不需要部署额外的软件或硬件节点用于故障检测。

2）邻居协作的方法。顾名思义，邻居协作的基本思想就是：在节点发出故障告警之前，将节点获得的故障信息与邻居（一跳通信范围内）获得的故障信息进行比较，得到确认的情况下才将故障信息发往管理节点。在大多数的情况下，中心节点并不知道网络中的任何失效信息，除非那些已经用节点协作方式确认的故障。这样的设计减少了网络的通信信息，从而保留了节点的能量。

3）基于分簇的方法。基于分簇的方法将整个网络分成不同的簇，从而将故障管理也分散到各自的区域内完成。簇内采用散播的方式来定位失败节点，簇头节点与一跳范围内的邻居以某种规则交换信息。通过分析收集到的信息，根据预先定义的失败检测规则可以最终确定失败节点。接着，如果发现了一个故障节点，该区域所在的节点将会把信息传播给所有的簇。

三、结束语

如今，无线传感器网络应用范围正在逐步扩大，而且多数学者认为，无线传感器网络是物联网平台实现的基础性架构。因此对于无线床干起网络的研究对实践工作具有一定的指导意义，本文主要针对无线传感器网络故障的方法进行了分类描述分析，对于指导无线传感器网络故障研究工作具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]宋和平，胡成全，樊东霞，何丽莉，曹英晖.基于簇的无线传感器网络密钥管理方案[J].吉林大学学报（信息科学版）.2011（03）

[2]孙凌逸，黄先祥，蔡伟，夏梅尼.基于神经网络的无线传感器网络数据融合算法[J].传感技术学报.2011（01）

[3]申山宏，黄日茂，李昌华.无线传感器网络节点故障相关性分析[J].电脑知识与技术.2010（36）

初识无线传感器网络 篇7

人类进入21世纪以后, 无线传感器的网络时代得到迅速发展, 主要是微电子机械系统、计算机、通信以及自动控制和人工智能等学科更是发展迅猛。其中, 无线传感器网络[1] (Wireless Sensor Networks, 简称为WSNs) 指的是在一组被部署在监测区域内的传感器节点, 通过无线感知器的节点所进行通信的一个自组织的网络系统, 主要是通过协作的感知、采集并处理网络覆盖区域中感知对象的信息, 并且发给观察者。而传感器网络的三个主要要素分别是传感器、感知对象和观察者。

无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一, 它将会对人类未来的生活方式产生巨大影响。麻省理工学院的《技术评论》杂志 (Technology Review) [2]评出了对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术, 无线传感器网络即位于这十种新技术之首。如果说因特网构成了逻辑上的信息世界, 改变了人与人之间的沟通方式, 无线传感器网络就是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起, 改变人与自然的交互方式。未来的人们将可以通过遍布四周的无线传感器网络直接感知世界, 从而极大地扩展网络的功能和人类认识世界的能力。近年来随着无线通信、微处理器、MEMS (Micro Electro Mechanical System) 等技术的发展, 使得无线传感器网络的应用由军事扩展到工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多重要领域, 巨大的潜在的实用价值, 已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视[3]。

1 无线传感器的应用领域

无线传感器网络作为一种新型的应用性网络, 是因为有着独特的特点以及重要的途径, 以此存在着重要的理论意义和实际意义。由于传感器网络有着巨大的应用前景, 就被称为影响21世纪技术发展的重要因素之一, 也是一种完善的潜在传感器的应用, 主要从以下几个区域进行讨论:军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器的技术以及无线通信技术和计算技术的不断自我完善和发展, 我们的生活将真正意义上实现“无处不在的计算”, 各种传感器网络将遍布我们的生活环境。下面是笔者根据传感器网络在实际应用领域中的几点分析:

1.1 环境应用

由于环境监测的传感器网络一般都具有部署简单、便宜又长期不需要更换电池以及不用派人现场维护等优点, 因此很受认可。因此, 我们在进行密集节点工作布置的时候, 需要先观察微观的环境因素, 以此真正为环境研究和环境监测提供新的发展途径, 也要多参与无线传感器网络在环境监测领域中发展成功事例的运行。

1.2 军事应用

传感器网络研究最早起源于军事领域, 实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络, 也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中, 通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段, 可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内, 收集到有用的微观数据;在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时, 传感器网络作为整体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值, 可以应用于如下一些场景中:监测人员、装备等情况以及单兵系统;监测敌军进攻;评估战果;核能、生物、化学攻击的侦察。

1.3 建筑及城市管理

各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内, 获取室内环境参数, 从而为居室环境控制和危险报警提供依据。智能家居:通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器, 感知居室不同部分的微观状况, 从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制, 提供给人们智能、舒适的居住环境。建筑安全:通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器, 发现异常事件及时报警, 自动启动应急措施。智能交通:通过布置于道路上的速度、识别传感器, 监测交通流量等信息, 为出行者提供信息服务, 发现违章能及时报警和记录。

1.4 反恐和公共安全

通过使用具有特殊用途的传感器, 特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息, 最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。

2 无线传感器在现实应用中存在的问题

目前常见的无线网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、Ad hoc网络[4]等, 与这些网络相比, 无线传感器有无法比拟的优势, 但同时它也存在着一些不足, 如:

2.1 节点通信能力有限

无线传感器网络的传感器通信带宽窄经常变化, 通信覆盖范围只有几十到几百米。传感器之间的通信断接频繁, 经常导致通信失败。由于无线传感器网络更多地受到高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响, 传感器可能会长时间脱离网络, 离线工作。

2.2 支撑能量有限

传感器节点的电源能量极其有限, 网络中的传感器节点由于电源能量的原因经常失效或废弃。电源能量约束是阻碍无线传感器网络应用的严重问题。

2.3 有限的节点计算能力

无线传感器网络中的传感器网络节点一般都是以嵌入式处理器和存储器处理为主的, 其中可以有效完成一些信息处理工作的是传感器节点具有的计算能力。但是因为处理器和存储器的能力和容量有限, 就使得传感器节点的计算能力十分有限。

2.4 传感器的节点数量较大、分布范围广

因此无线传感器网络中传感器的节点较为密集, 由于数量较大, 导致分布广泛, 使得无线传感器网络维护起来十分困难, 甚至不可维护。

2.5 以数据为中线

在无线传感器网络中, 我们往往关心的只有在区域的观测指标值中全面对节点的观测数据进行控制, 这样才能以数据为中心的对无线传感器网络的设计进行以感知数据的管理和处理为中心的观测。

3 结束语

如何在通信能力有限的条件下, 完成高质量的信息感知处理传递呢, 这也是我们无线传感器网络在现实研究中所面对的重要挑战之一。因此在网络工作过程中如何进行能源的节省, 就需要我们在进行节能设计的时候, 把链路层算法和路由算法等等的应用到现实问题中以及确保最大网络生存的周期等, 这也是网络传感器能够得到广泛应用的关键。因此, 我们就如何使用大量具有计算能力的传感器节点所进行的信息处理的重点, 也是无线传感器网络具有新挑战的研究课题。以上就是笔者就无线传感器网络的软、硬件的使用进行的深入探索分析。

目前, 无线传感器网络的发展问题是国内外最新研究的新课题, 也是由于近些年人们对无线传感器网络的深入研究分析, 使得传感器的新特点具有广阔的应用前景, 尤其是传感器的新特点人们也逐渐了解, 尤其是将传感器网络真正应用到实际生活中, 并在物理层和网络层等方面都有着进一步的研究, 但是最关键技术还需要我们继续努力去解决。

参考文献

[1]陈林星, 曾曦, 曹毅.移动Ad Hoc网络[M].北京:电子工业出版社, 2006:1-12.

[2]彭刚, 曹元大, 孙利民.无线传感器网络时间同步协议[J].计算机应用, 2005 (06) .

[3]王雪, 王晟.无线传感器网络中的远程虚拟测试[J].电测与仪表, 2005 (01) .

[4]朱近康.无线传感器网络技术[J].中兴通讯技术, 2004 (S1) .

[5]储昭勋, 胡艳军.无线传感器网络技术[J].计算机技术与发展, 2006 (04) .

[6]任丰原, 黄海宁, 林闯.无线传感器网络[J].软件学报, 2003 (07) .

无线传感器网络安全技术 篇8

1 无线传感器网络概述

无线传感器网络是一种以大量的外部传感器作为末梢的分布传感网络, 这些传感器可以以无线的方式进行外部通信。由于网络灵活性非常高, 而且三次元涵盖面极广, 所以被认为在军事上有很大的发展潜力, 近些年来更进一步进行了大量的民用应用研究。但民间的技术力毕竟与军方有一定的差距, 所以无线传感器网络在民用领域的应用推广面临了一系列的困难, 安全技术问题正是其中一例。

2 无线传感器网络在安全上的技术问题

2.1 安全机制缺失问题

虽然无线传感器网络近些年的民用发展很快, 但从总体水平来看仍远不及普通网络, 在诸多方面都存在着一定的局限性, 比如后文将要说明的节点能量、通信稳定性等。在这种情况下, 很难系统性地构建完整的安全防护机制, 因此目前的安全措施大多是分散的、阶段性的, 只针对无线传感器网络中的个别节点, 所以不仅漏洞很多, 而且有效性也难以保障, 安全隐患扩散的几率相当高。

2.2 节点能量限制问题

无线传感器的网络节点通常具有小型化、广域化特征, 所以一旦部署完毕, 不仅难以更换, 而且充电也很困难。可另一方面, 无线网络设备中有相当一部分属于高能耗设备, 对能量的需求量非常大, 这样一来容量小、充电困难的网络节点很难满足长效的能量需求。这种能量限制不仅会阻碍无线传感器网络通讯功能的进一步发展, 而且会对安全技术的应用造成一定的负面影响。因为目前常用的安全算法中, 有相当一部分会消耗大量的能量, 在节点能量的限制下, 这些安全算法无法使用, 需要研究新的节能型安全算法。

2.3 节点组织随机问题

无线传感器网络的构成基础是大量成规模的传感器, 这些传感器的布置往往存在很强的自发性, 而不是根据系统化、规范化的章程制度加以布置, 在这种情况下, 节点组织在布置上的随机性无法避免。这种随机性令安全技术在应用上面临很大的困难, 因为节点位置随机, 所以无法进行先期预知, 先期安全防护自然无法实现, 导致了节点安全防护的滞后性。

2.4 节点物理安全问题

由于节点较小, 所以在无线传感器网络中时常会产生被俘节点, 这是一种物理安全问题。为了保证网络整体的运作效率, 当被俘节点产生时, 有必要迅速对其进行检测和拆除, 否则被俘节点造成的安全隐患有进一步扩大化的可能。但目前来看, 我们仍缺乏第一时间发现和拆除被俘节点的有效手段, 而且拆除被俘节点这个行为本身也有可能令安全隐患发生扩散。

2.5 通信稳定低下问题

使用无线传感器网络实现的通信属于一种无线通信, 所以本身就具有无线通信固有的诸多通信不稳定特征, 比如无线信道不稳、节点并发冲突等。此外, 这种特殊的网络还具有自身独有的一些通信稳定性问题, 例如, 由于该类网络中多条路由同时存在, 所以延迟性很强, 在传输信息时, 个别信息被拦截或者泄漏的可能性很高, 在这种情况下, 网络通信的安全性与稳定性都受到很大的负面影响。

3 无线传感器网络在安全上的技术措施

3.1 通过密码技术保障网络安全

在无线传感器网络的安全保障措施中, 密码技术是较为传统也较为常规的一种。这种技术通过建立密钥来构成网络安全机制, 通常情况下代码和数据的长度越长, 防护等级越高, 但这两项参数的长度增加会导致处理时间延长、能耗增大, 进而令无线传感器网络的运作能效降低, 所以在实际应用时要注意网络的基础条件, 平衡安全防护能力和实际应用性。

3.2 通过安全路由保障网络安全

通常情况下, 路由只追求效率和能耗两大指标, 对安全防护方面的要求比较低, 在普通网络中, 路由安全问题相对较少, 但无线传感器网络由于具有多路由延迟, 所以路由安全风险非常高。为此, 安全路由技术被作为一种网络安全保障措施引入, 具体来说, 就是应用多种安全路由协议对多路径下的路由风险进行防范或者危害限制。

3.3 通过密钥管理保障网络安全

密钥管理是另一种网络安全保障技术, 严格来说, 这种安全技术是从属于密码技术的, 是对密码技术中所创立的密钥采取的安全管理措施。需要注意的是, 虽然普通网络已经有了较为完善的密钥管理技术, 但是在网络拓扑严重不稳定的无线传感器网络中, 这种传统技术的应用适性很低, 所以目前使用的大多是针对无线传感器网络特征开发的特殊密钥管理技术, 比如预共享密钥模型等。

3.4 通过入侵检测保障网络安全

以密码技术为基础构建的安全防护机制有一定的缺陷, 具体来说, 虽然可以对外来节点入侵加以识别, 但对被捕获节点的入侵识别是做不到的。为此, 相关人士研究了入侵监测技术, 尝试通过SEF机制来识别网络中的虚假数据, 用邻接节点评价机制来识别恶意节点。这两种入侵检测技术可以通过密码以外的技术进行被俘节点的检测, 但相对的需要消耗更多的能量, 所以在应用上仍待完善。

3.5 通过数据融合保障网络安全

无线传感器网络中的数据大多是融合后使用的, 但由于聚合数据中有可能存在虚假数据, 所以最终融合值的安全性难以保障, 在这种情况下我们需要安全融合措施。具体来说, 一方面要借助上文所述的入侵检测技术分析和识别恶意节点, 另一方面要订立安全评估用的数学框架, 以对数据融合过程进行安全评价, 规避恶意数据的干扰。

4 结语

总体来说, 无线传感器网络目前的安全技术研究比较繁杂, 各种技术理论和安全应用策略层出不穷, 这些安全技术的应用适性和应用条件各有差异, 在实际应用时应结合网络的实际情况选择适性最高的技术进行应用发展。需要注意的是, 从目前的技术水平来看, 无线传感器网络的硬件功能不够完善, 这是目前导致各项安全问题与应用能效低下的最根本原因。文章所提出的诸多措施虽然能在现有技术层面上提高无线传感器网络的安全性, 但能效依然是比较有限的, 只要硬件功能不改善, 各项安全隐患就依然存在。因此, 尽快针对无线传感器网络的硬件进行优化, 开发出高强度、高容量、低能耗的网络元件, 才是提高网络安全水平与运作能效的根本性措施。

参考文献

[1]温斌, 林波, 刘峋.Mcwi LL宽带无线接入技术及应用[M].北京:人民邮电出版社, 2002 (75) .

[2]任丰原, 黄海宁, 林闯.无线传感器网络[J].软件学报, 2003 (7) .

[3]陆四维.WIMax网络及其部署规划分析[J].电信快报, 2008 (9) .

[4]沈玉龙.无线传感器网络数据传输机安全技术研究[J].西安电子科技大学, 2010 (12) .

无线传感网络技术 篇9

关键词：无线传感网络,定位,RSSI,DV-Hop

1、引言

目前, 把无线传感器网络应用于煤矿安全检测中已经十分广泛, 特别是无线传感网络的井下定位技术被很多国内外的专家学者做了大量的研究。无线定位的节点具有重量轻、体积小、、安装拆卸方便、适于随身携带等特点, 避免了有线线路所带来的束缚, 可在无人区或无法安装有线线路的地方使用, 而无线节点可以在发生事故通信线路被中断时正常工作, 实现目标的准确定位。无线节点有结构简单、体积小、成本低、不需要额外添加硬件的特点, 因此可为了减少盲区而大量布置节点。基于以上优点将无线传感网络应用于井下安全生产监测中可大大提高井下安全生产监测的水平, 减少事故发生隐患。

2、无线传感器网络在煤矿安全监测中的基本定位机制

RSSI测量方法和DV-Hop算法在煤矿安全监测中得到了非常广泛的使用。测量接收信号强度指示值 (RSSI) 定位算法虽然有较高的测量精度, 但这种定位算法在使用过程中要确保未知节点必须在锚节点的无线通信射程之内, 因此在无线传感器网络中需要安放大量的锚节点, 使所有的未知节点都可接收到来至锚节点的信息, 这就大大提高了成本, 所以在实际工程设计中是很难实现。DV-hop定位算法具有可以计算出锚节点无线通信射程之外的未知节点的位置信息的优点, 并且不需要测量距离, 但这也就导致了节点定位误差的存在。在DV-hop算法中平均每跳距离是根据锚节点之间的跳数来估算得出的, 就注定测出的定位信息不精确, 有一定的误差。当未知节点与锚节点之间的距离只有一跳时, 即未知节点正处于锚节点的无线通信射程内, 可以直接通过很多定位方法获得未知节点与锚节点之间的距离, 但即使未知节点与锚节点的距离只有一跳时在DV-hop定位算法中仍需根据计算出的无线传感器网络平均每跳距离来获得其自身与锚节点之间的距离从而实现定位, 所以路径的弯曲程度会影响获得距离的误差。换句话说, 一条路径的弯曲程度越大, 计算该路径的平均每跳距离的误差就越大, 得到的定位信息的精度就越低。为了弥补这两种算法在实际应用中的不足, 将他们结合起来, 优点互补, 在一定程度上可以大大提高定位的精度。

3、定位算法设计

算法的主要设计思想:首先, 所有的锚节点都向外发送一个RSSI信号, 在锚节点无线通信范围内能够接收到RSSI信号的未知节点计算出自身与发出信号锚节点之间的RSSI测距, 若获得与三个或者三个以上锚节点之间的测距, 则可以对这个未知节点进行定位;若获得到锚节点之间的测距不足三个, 那么再使用DV-Hop定位算法来获得到达锚节点的距离, 直到未知节点得到与至少三个锚节点的距离。最后用三 (多) 边定位的方法来计算未知节点的位置信息。

3.1 RSSI距离的获得

接收信号强度 (RSSI) 是两个节点之间的距离值通过信号在无线传感器网络中传播的衰减程度来进行估算。信号在无线传感器网络中传播时信号强度会衰减, 根据接收节点接收到的信号强度, 通过传播数学模型 (如下式) 就可以估算出接收节点与发送节点之间距离。

式中d0是发送节点已知的参考距离;d是待测求出的接收节点与发送节点之间的距离;PL (d 0) 为发送节点发送的信号强度;PL (d) 为距离发送节点d处的接收信号强度;Xσ是均值为零, 方差σ的高斯分布随机变量;n是用于指示信号耗散时随距离的增加而变化的耗散指数。

节点在实际的无线传感器网络中可以测量、计算并记录来自锚节点的信号强度, 由可以推出距离d。

在该定位算法中, 锚节点首先发送一个信号, 在该锚节点一跳范围内的未知节点 (即在该锚节点无线通信范围内) 均可以通过RSSI定位算法估算出自身与锚节点之间的距离。某一个未知节点同时位于在三个或三个以上锚节点的无线通信范围内, 换句话说改未知节点能够直接获得与三个或三个以上锚节点之间的RSSI测距, 此时就可以直接执行第三步, 采用三 (多) 边定位算法估算出未知节点的位置信息。如果获得与锚节点之间的距离个数少于三个, 则进行第二步, 执行DV-Hop算法。

3.2 执行DV-Hop算法获得与锚节点的估计距离

在上一步里面, 我们可以通过RSSI定位算法获得在锚节点无线通信范围的未知节点到该锚节点的距离, 也就是说得到了三 (多) 边定位方法所需要的某些边的长度, 对其他边长度的获得则需要执行DV-Hop定位算法。

锚节点向外发送信号, 在其通信范围内的未知节点可以直接计算出RSSI距离。接收节点记录下该锚节点的位置、角度、信号强度等有用信息后, 将信号中表示跳数的参数值自动加1, 再将该信号转发出去。下一个接收节点接收某一个关于锚节点的保存具有最小跳数值的那个信号, 锚节点根据记录的其他锚节点的位置信息和到达他们所需要的最小跳数h, 估计平均每跳距离再次向网络中发送信号。

此时, 在无线传感器网络中存在两种未知节点:一种未知节点处于某些锚节点的无线通信范围内, 即这些未知节点已经通过R SSI定位算法获得了到达这些锚节点的距离。因此, 未知节点将忽略掉接收到了来自这些锚节点发送的平均每跳距离。如果未知节点收到的是其他锚节点发送来的平均每跳距离, 则计算它到这些锚节点的距离即用平均每跳距离×跳数;另一种未知节点不在任何锚节点的无线通信范围内, 也就是说, 在执行DV-Hop算法之前, 他们并没有测算出到任何锚节点的距离信息, 这时, 这些节点就需要完全采用DV-Hop定位算法, 用它收到的网络平均每跳距离×跳数来获得到达其他锚节点的距离。

3.3 三 (多) 边定位算法估计未知节点位置

至此, 由第一、二步通过RSSI和DV-ho p定位算法可以得到待测的未知节点与锚节点之间的距离。不论使用哪种定位方法, 只要未知节点获得到达三个锚节点的距离, 就可使用三边定位算法通过三个锚节点的坐标和未知节点到这三个锚节点的距离来估算出未知节点的坐标。

通过以上三步我们就可以得到待测未知节点的具体位置, 从而有效的对井下的人员和设备进行定位跟踪。

4、结语

由于井下环境复杂、恶劣, 现有的很多无线传感器网络定位算法会受到定位精度、技术、成本等很多因素的影响, 不能较好应用, 这就使煤矿井下定位的在实际的检测项目中很难实现。在原有的RSSI和DV-hop定位算法的基础上, 把它们的优点相结合提出了一种基于RSSI和DV-hop定位算法的新的RDT定位算法。该算法用RSSI信号强度定位算法直接测距来代替DV-hop定位算法的曲线路径估算距离, 减少了DV-hop定位算法中由于路径的弯曲程度所带来的定位精度的误差值, 并且还能够有效地用D V-hop定位算法弥补RSSI定位算法中未知节点不在任何锚节点无线通信射程范围内无法估算出未知节点与锚节点之间距离的缺点。RDT定位算法不但可以提高定位精度, 还可以节约成本, 更好地实现对井下人员和设备的生产安全检测。

参考文献

[1]李晓维, 徐勇军, 任丰原.无线传感器网络技术.北京理工大学出版社, 2007.

[2]王雪.无线传感网络测量系统.机械工业出版社, 2007.

[3]杨维, 周嗣勇, 乔华.煤矿安全监测无线传感器网络节点定位技术.煤炭学报, 2009, 32 (6) :652-656.

[4]刘晓文, 王振华, 王淑涵, 周兴.基于RSSI算法的矿井无线定位技术研究.煤矿机械, 2009, 30 (3) :59-60.

[5]H.Chen, D.Ping, Y.Xu, X.Li.A Novel Localization Scheme Based on RSSI Data forWireless Sensor Networks, Advanced Weband Network Technologies, and Applications, LNCS Volume 3842, 2006.

[6]王楠.移动无线传感器网络定位问题的研究.硕博论文库, 2010.

无线传感器网络定位技术研究 篇10

关键词：传感器网络,定位算法,基于测距,非测距

0 引言

在传感器网络的各种应用中, 监测到事件之后关心的一个重用问题就是该事件发生的位置 (如:森林火灾的现场位置, 战场上敌方车辆运动的区域, 天然气管道泄漏的具体地点等) 。对于这些问题, 传感器节点必须首先知道自身的地理位置信息, 这是进一步采取措施和做出决策的基础。传感器节点自身的正确定位是提供监测事件信息的前提。

1 传感器节点定位的基本概念

在传感器网络节点定位技术中, 根据节点是否已知自身的位置而把传感器节点分为信标节点 (beacon node) 和未知节点 (unknown node) 。信标节点是可以通过GPS定位设备等手段获得自身的精确位置的节点。它是未知节点定位的参考点。未知节点是通过信标节点的位置信息来确定自身位置。

2 定位技术

当未知节点获得对于邻近信标节点的距离时, 对其定位可用三边测量法, 或极大似然估计;当获得邻近的信标节点与未知节点的相对角度后, 可以用三角测量法对其定位。

2.1 基于测距的定位算法

基于测距的定位机制是通过测量相邻节点间的实际距离或方位进行定位。在基于测距的定位中, 测量节点间距离或方位时采取的方法有TOA, TDOA, RSSI和AOA等。

2.1.1 基于TOA的定位

在基于到达时间 (TOA) 的定位机制中, 已知信号的传播速度, 根据信号的传播时间来计算节点间的距离, 然后利用三边测量算法或极大似然估计法计算出节点的位置。TOA的定位精度高, 但是采用的声波测量, 速度慢, 对节点的硬件和工行要求高。且受外界环境干扰较大。

2.1.2 基于TDOA的定位

发射节点同时发射两种不同传播速度的无线信号, 接收节点根据两种信号到达的时间差以及已知这两种信号的传播速度, 计算两个节点之间的距离。再通过已有的基本定位算法计算出节点的位置。如图1所示, 发射节点同时发射无线射频信号和超声波信号, 接收节点记录两种信号到达的时间T1, T2。已知无线射频信号和超声波的传播速度为以c1, c2, 那么两点之间的距离为 (T1-T2) *S, 其中 著名的Cricket系统和AHLos系统采用就是TDOA技术定位。

2.1.3 基于AOA的定位

接收节点通过天线阵列或多个超声波接收机感知发射节点信号的到达方向, 计算接收节点和发射节点之间的相对方位或角度, 如图2所示, 再结合估计的距离, 通过已有的基本定位算法计算出节点的位置。

使用AOA定位容易受到NLOS (非视线关系) 的影响, 而且AOA定位对硬件要求较高 (天线阵列) , 价格昂贵, 不适用于大规模的传感器网络。

2.1.4 基于RSSI的定位

在基于接收信号强度指示RSSI定位中, 已知发射节点的发射信号强度, 接收节点根据受到信号的强度, 计算出信号的传播耗损, 利用理论和经验模型将传播耗损转化为距离, 再利用已有的算法计算出节点的位置。

其中, Pt为发射机功率;Pr (d) 是在距离d处的接收功率;GtGr分别是发射天线和接收天线的增益;d是距离, L为与传播无关的系统损耗因子, λ是波长, 单位为米。但是此方法在实际应用中的测距误差较大, 有可能产生50%的测距误差。

2.2 基于无测距的定位算法

虽然基于测距的定位能够实现精确定位, 但往往对无线传感器节点的硬件要求高。且受外部因素影响大。于是人们提出测距无关的定位技术。测距无关的定位技术无需测量节点间的绝对距离或方位, 降低了对节点硬件的要求, 但是定位误差也相对增加 (一般) 基于无测距的定位算法的精度约在40%左右, 但能满足大多数应用的要求。

距无关的定位算法主要有质心算法, DV-Hop算法, DV-distance算法, Amorphous算法, APIT算法, MDS-MAP定位算法。

2.2.1 质心算法

在质心算法中信标节点周期性的向邻近节点广播信标分组, 信标分组中包含信标节点的标识号和位置信息。如图3所示, 当未知节点接收到来自不同信标节点的信标分组数量超过某一门限或接收一定时间后, 就确定自身位置为这些信标节点所组成的多变形的质心: 其中 (x1, y1) ... (xk, yk) 为其分组能够被未知节点接收到的信标节点坐标。

2.2.2 DV-Hop算法

距离向量—跳段DV-Hop (distance vector-hop) 定位机制非常类似于传统网络中的距离向量路由机制。DV-Hop算法的定位过程分为以下3个阶段。 (1) 计算未知节点与每个信标节点的最小跳数。 (2) 计算未知节点与信标节点的实际跳段距离, 如图4所示, 信标节点L1, L2, L3坐标分别为 (x1, y1) , (x2, y2) , (x3, y3) 根据这3个信标节点的位置信息和相互之间的相距跳数用公式 (其中hj为信标节点i与j (i≠j) 之间的跳段数) , 估计出平均每跳的实际距离, 则未知节点A与3个信标节点间的距离分别为:相距跳数×平均每跳距离。 (3) 利用三边测量法计算出节点A的距离。

2.2.3 DV-distance算法

DV-distanc和DV-Hop类似, 所不同的是相邻节点使用微波信号 (即RSSI) 来测量节点间点到点距离, 然后利用类似于距离矢量路由的方法传播与锚节点的累计距离。当未知节点获得与3个或更多锚节点的距离后使用三边测量法计算, 由于不是每跳都有相同的距离, 所以DV-distanc在精确度方面高于DV-Hop, 但另一方面DV-distanc对测距误差敏感, 它会随着测距误差增大, 定位误差也急剧增大。

2.2.4 Amorphous算法

Amorphous算法与DV-hop算法相似, 但是它的平均每跳距离定为通信半径。定位误差较大, 因此Nagpal R等对现有算法提出了改进方案。

2.2.5 APIT算法

近似三角形内点测试法 (APIT) 如图5所示首先确定多个包含未知节点的三角形区域, 这些三角形区域的交集是一个多边形, 它确定了更小的包含未知节点的区域;然后计算这个多边形区域的质心, 并将质心作为未知节点的位置。

APIT算法的理论基础是最佳三角形内点测试法PIT。PIT测试原理如图6所示, 假如存在一个方向, 节点M沿着这个方向移动会同时远离或接近定点A, B, C, 那么节点M位于△ABC外;否则, 节点M位于△ABC内。APIT定位步骤如下: (1) 接收信息:未知节点收集邻近信标节点信息。 (2) APIT测试:测试未知节点是否在不同天的信标节点组合成的三角形内部: (3) 计算重叠区域:统计包含未知节点的三角形, 计算所有三角形的重叠区域; (4) 计算未知节点位置:计算重叠区域的质心位置, 作为未知节点的位置。

相对质心算法APIT算法精度高, 对信标节点的分布要求低。

2.2.6 MDS-MAP定位算法

MDS-MAP是一种集中式定位算法, 可在基于测距和基于无测距两种情况下运行, 并可根据情况实现相对定位和绝对定位。它采用了一种源自心理测量学和精神物理学的数据分析技术——多维定标 (multidimensional scaling) , 该技术常用于探索性数据分析或信息可视化。

3 对几种典型的基于非测距定位方法的比较

对质心算法, DV-Hop算法, DV-distance算法, Amorphous算法, APIT算法质心简单分析会发现。质心算法算法基于网络连通性, 因此较容易实现, 但是这种算法的精确度与信标节点的密度以及分布有很大关系, 对密度低的网络, 定位精度很不理想。DV-Hop算法使用平均每跳距离计算实际距离, 对节点的硬件要求低, 实现简单。但其缺点是利用跳距代替直线距离, 存在一定的误差。而且由于要线计算平均每跳距离, 所以通信开销大。DV-distance算法和DV-Hop耗能相当, DV-distance精度更高, 但是对网络密度要求也高。改进的Amorphous算法要求网络部署前离线计算平均每跳距离, 网络的扩展性差, 而且对信标节点的密度要求较高。在信标节点密度低的情况下, 定位精度较低。APIT算法的定位精确度高, 性能稳定, 但APIT测试对网络的连通性提出了较高的要求。虽然节点密度对APIT算法影响最小, 并且APIT通信量也较小, 但它所需信标点密度最大。MDS-MAP定位算法在定位是对分部规则的节点的连通值略微低一些, 但是当节点的连通值比较低时MDS-MAP算法的精度比较低, 而且MDS-MAP定位算法是集中式算法, 计算量和通信代价很大, 从而不适合用于较大规模的网络。在传统的MDS-MAP定位算法中, 当网络中节点数目n增大时, 该算法计算量增大, 通信量增大, 内存需求量也会增大。这样就增加了网络的成本并且不适合应用于隐蔽的环境, 同时, 由于节点之间的通信要求具有足够的能量, 对节点设计的要求比较高。

4 结束语

在无线传感器网络定位技术中, 基于非测距定位的方法在很多方面, 比如能耗、环境要求及成本方面比基于测距定位方法更具优势, 因而有更广阔的应用范围, 从而得到了越来越多的重视。下一步工作, 将进一步研究基于非测距的定位方法, 对其进行改进, 使其在实现低成本、低能耗的基础上, 提高定位的精确度。

参考文献

[1]孙利民, 李建中, 陈渝.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[2]NICULESCU D, NATH B.DV based positioning in ad hoc networks.Journal of Telecommunication Systems, 2003, 22 (1/4) :267-280.

无线传感网络技术 篇11

2. 设备省电，功耗极低。ZigBee技术采用了多种节电的工作模式，可确保两节普通电池支持长达6个月到2年左右的使用时间。

3. 通信可靠性高，数据安全。ZigBee采用了 CSMA-CA的避免碰撞机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，通信可靠性高。ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时协议栈的各层可以灵活确定其安全属性。

4. 网络自组织、自愈能力强。ZigBee网络无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，构成结构化的网络；ZigBee网络增加或者删除一个节点、节点位置发生变动、节点发生故障等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。

5. 时延短，设备接入网络快。通常时延都在15ms~30ms之间，设备接入网络和数据传送时延很短，适合实时监控应用。

6. 成本低廉，工作频段灵活。设备复杂程度低，且ZigBee协议是免专利费的，可有效降低设备成本；工作频段灵活，使用的频段为2.4GHz（全球）、868MHz（欧洲）及915MHz（美国），均为免执照频段。

7. 网络容量大。每一个网络多达65536个网络节点，网络容量极其庞大，适用大规模无线传感器网络。

无线传感器网络管理技术 篇12

1 无线传感器网络管理

无线传感器网络与计算机网络的不同特点使得传感器网络管理技术也具有自身特点, 具体表现在轻量级、开放性、自治性、高容忍、可伸缩等方面。

1.1 轻量级

由于无线传感器有很多位传感器构成, 其内部电量较少、存储量和通信距离有限。每个传感器的体积都比较小、电池更换困难、成本和功耗较低、计算和存储能力较弱, 这就使得传感器网络管理技术也要具备符合上述特点的轻量级特征。

1.2 开放性

传感器网络有着和计算机网络不同的软、硬件系统和通信协议, 同时不同的应用环境、任务需求和任务目标也会使传感器网络有巨大差异;为了保证传感器网络与互联网和移动网络的相互连通, 就要保证传感器网络管理技术具有开放性, 能够与其他软硬件系统无缝联通。

1.3 自治性

传感器网络在建设和使用的过程中, 单独的某个传感器是随机布置在某个位置的, 如果人工对其进行运维, 会消耗巨大的人力物力, 这就需要传感器网络技术满足其自身智能决策的需求, 保证传感器形成自适应的分布式网络, 无需人工参与即可可靠运行。

1.4 高容忍

无线传感器的应用环境多种多样, 其低成本特性导致节点有易损坏、抗干扰弱、稳定性差等问题, 这就要求传感器网络管理技术能够识别和容忍这种故障, 并且保证网络信息感知和传输的可靠性。

1.5 可伸缩

未来的传感器网络将会覆盖非常的区域, 数量差异巨大的传感器节点将会上传巨量的信息, 这就要求传感器网络管理技术在应对不同数量的节点和信息时具有良好的可伸缩性能。

2 无线传感器网络管理体系

2.1 配置管理功能

通过配置管理功能获取传感器网络中的数据, 并通过数据来控制每个传感器的配置信息和传感器网络内的节点状态及其连接关系等网络状态。通过配置管理功能可以让网络管理员对传感器网络的控制变得更强;由于无线传感器网络节点的电量、通信、存储等方面能力有限, 配置管理就要在网络拓扑控制和重编程技术中实现。节点通信和感知的基础就是拓扑控制, 拓扑控制在WSN管理中有三个方面:拓扑发现、成簇管理和睡眠周期管理。WSN重编程技术, WSN首次配置完成后对网络进行远程的软件升级、任务下达和功能再配置的过程。由于WSN的工作环境多样, 其性能和功能需求需要动态变化, 不能可能事先生成其所有可能需要的运行条件和对应的系统配置, 这就要求WSN管理系统具有自我重新编程配置功能。

2.2 故障管理功能

WSN大多需要在无人管理的环境中长时间顺利运行, 而传感器的自身质量和性能缺陷导致WSN中随时有可能会有节点出现故障。如果传感器节点出现故障, 将会把采集到的错误信息不断地上传至网络, 最终导致网络管理出现问题;还有些故障会导致节点通信受阻, 数据传输终端等问题。目前, WSN故障管理可分为集中式、分布式、基于移动装置和层次式集中结构。集中式结构中的管理者要得到整个网络的信息才能进行精准的故障管理, 这种管理技术消耗了节点的很多能量;分布式管理则有更低的能量消耗, 但是会消耗较多的存储空降;层次式则是集中式和分布式的混合结构, 兼顾了二者特点;由于基于移动装置的结构使用环境较为特殊, 可以预测分布式和层次式的管理结构是未来WSN故障管理的发展方向。

2.3 安全管理功能

安全管理指的是通过安全管理和技术手段, 保障WSN资源的保密、完整、可用性等, 不会由于设备、通信协议、网络管理或者环境因素受到破坏。安全管理的基本原则就是通过合适的技术和管理措施来确保网络资源的基本安全, 从而满足传感器网络开展的安全需求。传感器网络不同于传统网络, 但又需要参考普通网络的安全管理经验, 这就导致WSN网络完全在密码算法、数据完整性、数据保密性、秘钥管理技术、网络认证等方面存在不可忽视的技术难题需要突破。

2.4 性能管理功能

性能管理功能即通过考察WSN运行情况和通信速度等参数来对传感器网络性能进行评估。性能管理要分析和监视网络及网络提供的功能是否顺利运行, 其分析结果会触发网络的自身诊断机制或引导网络开启自我重配置等。WSN包括数据收集、分析、上传等应用功能的专门网络, 其性能管理还会包括以下几个方面:

(1) 使用周期管理, 即网络部署到网络能力耗尽的时间;

(2) 数据传输性能, 包括数据传输可靠性、数据传输速度等;

(3) 上述性能, 才能更好的完成性能管理, 促进WSN网络的高效运行。

2.5 计费管理功能

目前, WSN的应用还只是应用于专门领域的闭合网络, 对计费系统的需求没有很急迫, 但是随着WSN的进一步发展和市场商业化深入, 计费问题将会变得极为关键, 并且伴随而来的数据安全、真实、可靠等问题也会越来越多。

3 结束语

WSN管理技术和理论还处在初级阶段, 但是随着社会需求和相关领域的发展, WSN技术及其相关研究必将成为热点。在WSN设计的通用性和有效性问题方面、分布式和层次式结构设计、主动网络技术、网络状态和性能的监测与优化等方面都需要进一步深入研究, 对新技术进行推广, 促进WSN技术的应用和发展。

摘要：无线传感器网络 (WSN) 与计算机网络有着巨大的差异, 但是又广泛的应用于现代社会的各行各业。现有的网络管理技术并不能满足WSN的运行, 亟待解决各方面的问题。本文在介绍WSN管理技术的基础上, 集合WSN自身特性, 介绍了现有的WSN管理技术需要具备的技术性能。希望能够为WSN管理技术发展提供一定的启发。

关键词：无线传感器,网络,管理技术

参考文献

[1]刘丹, 钱志鸿, 刘影.ZigBee网络树路由改进算法[J].吉林大学学报 (工学版) , 2010, 40 (5) :1392-1396.