浅谈无线传感网络和目前面临的困难
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无线传感器网络的问题与解决方案随着科技的不断进步,无线传感器网络作为一种新型通信方式,已经逐渐普及到我们的生活中。
它可以与互联网相连接,对环境进行监测和控制,对于交通、环保、农业、医疗等领域具有很大的应用潜力。
但是,无线传感器网络也存在着一些困难和问题,如何解决这些问题成为了推动无线传感器网络发展的关键。
一、传感器能量管理问题传感器的电池续航能力非常有限,往往只能持续几个月或者一年左右。
这导致了在传感器网络中,传感器的能源问题成为了限制其功能和应用的最主要因素。
为解决能源问题,研发人员们通过优化能量管理策略,采用能量收集器件、自适应传输等技术手段实现对网络中传感器的有效管理及其长期稳定运行。
二、传感器节点之间的通信问题在一个传感器网络中,传感器节点之间的通信是网络正常运行的关键。
传感器节点的布局、节点的密度等复杂因素都会影响到节点之间的通信。
在解决这个问题时,我们需要考虑到信道的分配问题,设计有效的路由算法,优化传输协议,以提供更好、更高效的传感器网络通信方式。
三、信息存储和处理问题用户和应用要对传感器网络中产生的海量数据进行处理,为了在本地持久存储数据,在传感器节点上需要安装足够容量的存储设备。
为了解决这个问题,需要根据实际情况和期望的应用程序需求,采用不同的策略和方法,如离线存储、数据压缩、数据过滤等技术。
四、网络安全问题由于网络的开放特性,在部署传感器网络时,必须考虑到网络安全问题,如数据安全、用户隐私等。
为了保护网络的安全,可以采用加密通信、安全协议、数字签名等技术来保护敏感信息和数据的传输安全。
结论随着传感器网络的应用越来越广泛,各种问题在网络运行过程中也逐渐暴露出来。
但是,困难和问题总会有解决方案,技术的发展也为传感器网络解决问题提供了支持。
未来,我们可以根据具体的网络需求,采取不同的策略和方法,提高传感器网络的运行效率和数据处理能力,以满足日益增长的实际需求。
无线传感器网络安全探讨无线传感器网络(WSN)是一种由大量部署在监测区域内的无线传感器节点组成的网络。
这些节点可以通过相互通信来收集和传输环境数据,例如温度、湿度、光线等。
无线传感器网络在农业、环境监测、工业自动化等领域有着广泛的应用。
由于其开放的无线传输特性和分布式部署的特点,无线传感器网络也面临着一系列的安全问题。
本文就无线传感器网络的安全性进行探讨,分析其存在的安全隐患,并提出相应的解决方案。
一、无线传感器网络的安全挑战1.节点受损无线传感器网络中的节点一般部署在开放环境中,容易遭受恶意攻击,例如物理损坏、破坏固件等。
一旦节点受损,将导致整个网络的数据传输中断,严重影响网络的正常运行。
2.监控与隐私无线传感器网络的应用场景多种多样,其中不乏一些需要保护隐私的场合,例如医疗监测。
如果无线传感器网络的监测数据被攻击者获取,将对用户的隐私安全造成严重威胁。
3.数据完整性由于无线传感器网络中的节点分散部署,节点通常是不可信的,并且易受攻击者的操纵。
这就导致了数据完整性的挑战,即如何确保传输的数据不会被篡改或损坏。
4.能量限制无线传感器节点通常由电池供电,能量资源有限。
由于安全机制的增加和攻击造成的额外开销,会导致无线传感器节点的能量耗尽,从而影响网络的整体运行。
二、无线传感器网络的安全解决方案1.物理层安全机制对于节点受损的问题,可以通过增强无线传感器节点的物理安全性来解决。
例如选择安全性较高的节点安装位置、加强节点外壳的防护能力等措施,以增加节点的抗攻击能力。
2.数据加密与认证机制为了保护无线传感器网络中的数据安全,可以使用数据加密和认证机制。
数据加密可以确保数据在传输过程中不被攻击者获取和篡改,数据认证可以确保接收到的数据来自合法的节点,并且数据的完整性得到保护。
3.密钥管理密钥管理是保证数据加密和认证安全性的基础。
合理的密钥管理机制可以确保密钥的安全性和有效性,加强对无线传感器网络的保护。
4.安全路由协议安全路由协议是保证数据传输安全的重要手段。
无线传感器网络技术的应用与挑战无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)技术是一项发展迅速的信息技术,它通过将许多小型、低功耗且具有自组织能力的传感器节点互联组成一个网络,实现了对目标区域进行全面、实时、准确的监测和控制。
WSN技术具有广泛的应用前景,但也面临着一些挑战。
一、无线传感器网络技术的应用1.环境监测:WSN技术可以用于环境监测领域,实时地收集环境参数(如温度、湿度、气压等)的数据,并进行分析和处理,为环境保护、灾害预警提供有力的支持。
2.农业领域:WSN技术可以应用于农业生产中,通过传感器节点对土壤湿度、光照强度等参数的监测,实现精确的农田灌溉和施肥,提高作物产量和质量。
3.工业控制:WSN技术可以用于工业自动化控制系统中,实时地监测设备状态、环境参数等信息,提供有效的管理和控制手段,提高工业生产的效率和安全性。
4.安防领域:WSN技术可以应用于安防领域,通过传感器节点实时监测周围环境的变化,如入侵者、火灾等,提供及时的报警和应对措施,保障人员和财产的安全。
5.健康医疗:WSN技术可以用于健康医疗领域,通过监测人体生理参数、体温、心率等,实时收集个体的健康状况,预测疾病的发生,提供个性化的医疗服务。
二、无线传感器网络技术面临的挑战1.能源问题:传感器节点通常由电池供电,能源问题是WSN技术的主要挑战之一。
传感器节点功耗低、寿命长的设计,以及能量收集和传输的技术研究是解决该问题的重点。
2.通信问题:WSN技术要求节点之间进行无线通信,网络中的节点数量通常很大,并且节点经常处于动态变化的环境中,这给通信带来了一定的困难。
如何保证数据传输的可靠性、低延迟和网络的稳定性是需要解决的问题。
3.网络安全问题:由于WSN应用的特殊性,传感器节点通常在无人区域或恶劣环境中部署。
这就给网络的安全性带来了挑战,如数据的保密性、完整性和抗攻击能力等问题需要解决。
4.节点定位问题:WSN技术要求对节点的位置进行准确的定位,以实现对目标区域的精确监测和控制。
无线传感器网络安全现代科技的快速发展使得无线传感器网络成为了我们生活中不可或缺的一部分。
无线传感器网络可以实现对环境、物体和人员进行实时监测和控制,广泛应用于环境监测、智能家居、农业等领域。
然而,安全问题是无线传感器网络面临的重要挑战之一。
本文将讨论无线传感器网络安全的现状和主要挑战,并探讨一些解决方案。
1. 无线传感器网络安全现状目前,无线传感器网络面临着各种安全威胁,主要包括以下几个方面:1.1 数据安全问题无线传感器网络中的数据易受到窃取和篡改的风险。
攻击者可以截取传感器网络中的数据包,从中获取敏感信息,或者篡改数据以欺骗接收端。
例如,在环境监测中,攻击者可能篡改湿度传感器的数据,导致错误的决策。
1.2 节点安全问题无线传感器网络中的传感器节点容易受到攻击。
攻击者可以通过发送恶意数据包或者攻击节点的物理设备,使得节点失效或工作异常。
这样的攻击可能导致网络中断或者数据丢失,进一步影响网络的可靠性和稳定性。
2. 无线传感器网络安全挑战无线传感器网络安全面临以下几个挑战:2.1 能耗限制无线传感器网络通常使用电池供电,能耗成为一个重要的限制。
安全机制的部署需要消耗额外的能量,因此需要在保证安全性的前提下兼顾能耗的效率。
2.2 通信开销传感器节点之间的通信开销也是一个挑战。
安全机制需要进行加密、认证等操作,这些操作会增加通信的延迟和开销。
如何在满足安全需求的同时尽量减少通信开销是一个难题。
3. 无线传感器网络安全解决方案为了提高无线传感器网络的安全性,可以采取以下一些解决方案:3.1 密钥管理密钥管理是保证无线传感器网络安全的基础。
合理的密钥管理方案可以确保数据的机密性和完整性,抵御各种攻击。
分发、更新和撤销密钥是密钥管理中的重要问题,需要设计合理的算法和协议来完成。
3.2 加密算法采用适当的加密算法对传感器网络中的数据进行保护。
常见的加密算法有对称加密算法和非对称加密算法。
对称加密算法可以快速加密和解密数据,但需要保证密钥的安全性;非对称加密算法具有更强的安全性,但计算开销较大。
无线传感器网络技术与应用挑战分析随着科技的不断发展,无线传感器网络技术越来越被人们所关注和应用。
无线传感器网络是由大量的节点组成,这些节点通过无线方式进行通信,使得它能够实现对环境、人体、机器等各个领域的实时感知、采集、处理和传输,可以使得物联网得到更加完美的呈现。
然而,无线传感器网络技术的应用不是一件易事。
它涉及到各种各样的挑战和问题,下面随着具体分析。
一、能源限制由于无线传感器网络中的节点所拥有的能源有限,因此如何合理地利用节点的能量成为了一个难题。
无线传感器网络中的节点通常是由电池或其他可充电源供电,由于能量的限制,节点只能在一定的频率下传输数据或者采集信息,在传输数据的过程中,数据包需要在节点之间进行中转。
因此,如何选择好的协议、合理分配频道、减少冗余数据的传输,以及合理的路由选择等技术都会影响到节点的能耗,如何增加节点的生命周期,使其能够长时间地稳定地运行下去,是所有应用中最重要、最困难的挑战之一。
二、拓扑设计在无线传感器网络中,节点之间的相互连接关系,就称为拓扑。
无线传感器网络中的拓扑可以是扁平型、层次型、群集型或混合型的,其中扁平型拓扑是最简单的形式,也是最重要的形式之一。
然而,在大规模的无线传感器网络应用中,如何在节点的空间分布、节点密度、节点能力和节点调度等方面达到最优状态成为拓扑设计的关键问题。
同时,在设计拓扑时,如何保证网络中稳定性和优化性的平衡效果,也是我们需要考虑到的问题之一。
三、安全问题安全问题一直是网络应用的重要问题,尤其是在无线传感器网络这种特殊应用场景下。
由于无线传感器网络中节点数量巨大,设备简单,且节点分散区域较大,安全问题成为了一个极其严重的问题。
在无线传感器网络中,极易受到恶意攻击,比如黑客攻击、伪装攻击、能量耗尽攻击等,若不合理规划和有效应对,将会严重影响其应用的安全性,造成不可测的损失。
因此,设计安全合理的协议、身份认证及数据加密技术,密钥管理等技术措施是设计无线传感器网络应导的重要考虑因素。
无线传感器网络的应用前景与挑战随着科学技术的发展,人们生活中越来越多的电子设备会自动联网,这就需要一种能够自动化检测和监测环境的设备,这就是无线传感器网络(Wireless Sensor Network)。
它的出现给安全、自动化、环境监测、智慧城市等领域带来了巨大的便利。
然而,这种新兴技术发展过程中,还存在着诸多的挑战。
本文将针对无线传感器网络的应用前景与挑战进行深度探讨。
一、无线传感器网络的定义无线传感器网络是指由许多微型传感器、携带简单计算机功能的微处理器和少量电源组成,它们通过内部的无线模块互相通信并数据交换,形成一个自组织、自适应、分布式的网络。
它们能够在不需要监督也不需要维护的情况下,感知周围环境中的各种物理信息,并把这些信息传输到指定设备。
因此,无线传感器网络通常用于环境监测、远程医疗、智慧能源等领域,它们有着广泛的应用前景。
二、无线传感器网络的应用前景1、环境监测在环境监测领域中,无线传感器网络可以自动检测各种物理信息,如温度、湿度、气压、光强、二氧化碳等,并将数据传输到指定的设备。
这种技术可以在环境保护和资源管理方面提供大量的数据。
例如,在城市工业污染治理中,无线传感器网络可以监测污染物的浓度并警告职员实施必要的控制措施。
2、远程医疗在远程医疗领域中,无线传感器网络可以帮助医生和护士实时监测病人的生命体征。
这些传感器可以监测病人的心率、血压、体温等重要指标,并将数据输送到医生端。
该技术可以使医生能够快速、迅速地诊断病情,以便在最短时间内提供合理的治疗方案。
3、智慧能源在智慧能源领域中,无线传感器网络可以监测能源消耗情况,实现能源的自动化管理。
例如,在一个智慧家庭中,一台智能电表通过连接多个无线传感器,可以及时了解家中各个电器的能源消耗情况,并分析电器的耗电量,以便电费的控制和管理。
三、无线传感器网络的挑战1、耗能问题由于传感器的电源和计算能力都十分有限,无线传感器网络需要被设计成极低功率,以确保传感器的工作寿命。
无线传感器网络的发展现状及未来趋势分析引言随着信息技术与通信技术的不断发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)获得了广泛的应用和迅猛的发展。
本文将深入探讨无线传感器网络的发展现状,并对其未来的趋势进行分析。
第一部分:无线传感器网络的发展现状1.1 简述无线传感器网络的定义无线传感器网络是由大量具有处理、通信和感知能力的分布式传感器节点组成的网络,能够实时地感知环境信息、协调任务并进行信息传输。
1.2 无线传感器网络的应用领域目前,无线传感器网络已广泛应用于环境监测、农业、物流跟踪、智能交通、健康医疗等各个领域。
其应用为人们提供了大量准确的数据,并且能够支持自动化决策,改善人类生活质量。
1.3 无线传感器网络存在的挑战尽管无线传感器网络取得了巨大的发展,但仍面临一些挑战。
包括能源限制、通信带宽以及网络安全等问题。
这些问题制约了无线传感器网络的进一步发展,并且需要在未来的研究中得到解决。
第二部分:无线传感器网络的未来趋势分析2.1 能源管理与绿色技术为了解决能源限制的问题,无线传感器网络需要采用更加节能的技术和能源管理策略。
例如,研究人员致力于开发能够利用环境能量(如太阳能、振动能等)的传感器节点,以延长其使用寿命。
2.2 多模式传感器节点的发展未来的无线传感器网络将具备多模式传感器节点,可以实现多种功能的感知和通信。
例如,传感器节点不仅可以感知温度、湿度等环境信息,还可以具备语音识别、图像识别等功能,从而能够更全面地感知环境和执行任务。
2.3 自组织和自适应技术的应用为了提高网络的自组织和自适应性,无线传感器网络将采用更先进的自组织和自适应技术。
例如,利用机器学习和人工智能等技术,传感器节点能够根据环境变化和任务需求自动调整自身的功能和行为。
2.4 数据处理与隐私保护未来无线传感器网络将面临海量数据处理和隐私保护的挑战。
为此,研究人员将致力于开发更高效的数据处理算法和隐私保护机制,以提高数据处理速度和保护用户隐私。
无线传感器网络的应用与挑战分析引言随着物联网和移动互联网的快速发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)已成为互联网技术领域中的一个新兴研究热点。
WSN有着广泛的应用,例如智能环境监控、健康医疗监测、工业生产控制等。
与此同时,WSN面临着一些挑战,例如能耗问题、安全性问题等,这些挑战也阻碍了WSN的进一步发展。
本文将分析WSN的应用和挑战,并探讨未来发展趋势。
一、WSN的应用(一)智能环境监控WSN可用于智能化环境系统的监控。
例如,传感器网络可以检测温度、湿度、气体等环境参数,进而控制温度、湿度、通风等系统。
这种监控网络对环境控制和能源管理有很大的帮助。
(二)健康医疗监测WSN也可用于健康医疗监测。
例如,腕带式传感器可以监测人的心率、血压等健康指标,并将相关数据上传到云服务器。
医生可以根据这些数据及时调整患者的治疗方案。
(三)工业生产控制WSN还可用于工业生产控制。
例如,传感器网络可以检测生产线的实时状况,进而调整设备和生产参数。
这种控制网络对生产任务分配和质量管理有很大的帮助。
二、WSN的挑战(一)能耗问题WSN的能量来源主要依靠电池,电池容量和寿命都非常有限。
因此,如何延长WSN节点的寿命并确保其正常运行是WSN的一大难题。
一种解决方案是通过无线充电或电磁辐射方式进行能量传输。
另一种解决方案是通过更有效的能量管理技术来减少节点的能量消耗。
(二)安全性问题WSN在数据传输过程中容易受到攻击。
攻击者可以通过窃取、木马、碰撞等方式获得节点信息或篡改节点数据。
因此,如何保证数据安全性成为WSN的一个关键性问题。
采用加密技术、安全协议、防抄袭技术等措施可以提高WSN的安全性。
(三)节点定位问题节点定位是WSN中一个重要的问题,它对系统资源和用户需求有很大的影响。
节点定位可以通过GPS、RSSI、TOA等技术来实现。
不同技术定位精度不同,且各有优缺点。
最合适的节点定位方案应该根据不同的应用场景来确定。
无线传感器网络技术的使用中常见问题无线传感器网络技术是一种能够实时采集、处理和传输感知信息的技术,被广泛应用于环境监测、智能物流、智能农业等领域。
然而,在使用无线传感器网络技术的过程中,也会遇到一些常见问题。
本文将针对这些问题进行探讨,并提供相应的解决方法和建议。
首先,无线传感器网络的安全性问题是许多用户关注的焦点。
由于无线传感器网络中的节点通常以无线形式进行通信,因此容易受到数据泄露、阻止服务攻击等安全威胁。
为了解决这些问题,用户应采取以下措施:1. 强化网络安全措施。
采用加密技术对数据进行加密,限制访问权限,防止未经授权的节点接入网络。
2. 定期更新系统。
针对可能出现的安全漏洞,及时更新无线传感器网络系统的软件和固件版本。
3. 监测和检测网络中的异常行为。
使用入侵检测系统和流量监测工具来检测和防止攻击。
其次,无线传感器网络的能耗问题也是一个普遍存在的困扰。
由于网络中的节点通常需要长时间运行,而且无法随意更换电池,因此能耗的管理和优化显得尤为重要。
以下是一些解决能耗问题的方法:1. 优化无线传输。
采用适当的信号传输协议,降低数据传输的能耗。
减少数据冗余,避免重复传输。
2. 功率管理。
根据节点的需求调整传输功率和接收灵敏度,以降低能耗。
3. 能量收集和热管理。
利用太阳能、风能等能量源收集能量,延长节点的运行时间。
对节点进行合理的散热设计,避免过热。
另外,无线传感器网络的拓扑结构问题也需要考虑。
拓扑结构的合理选择能够直接影响网络的性能和可靠性。
以下是一些选择拓扑结构的建议:1. 线性结构。
适用于节点沿一条线部署的场景,可以实现节点之间的简单通信和数据传输。
2. 树形结构。
适用于分级的传感器网络,可以通过节点之间的层次化通信和数据传输提高网络的可靠性。
3. 网格结构。
适用于大规模的传感器网络,可以实现节点之间的多对多通信和数据传输。
此外,无线传感器网络在使用过程中还常见到网络拓扑扩展、节点失效、信号干扰等问题。
无线传感器网络的应用与挑战无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是一种涵盖了多个领域的技术,具有广泛的应用前景。
它利用传感器节点的高密度部署、自组织网络形态、低功耗的通讯方式和自适应数据采集等特点,可以用于全球环境监测、智能城市、农业精准管理等领域。
但与此同时,WSN也面临一系列的技术挑战和应用问题。
本文将就WSN的应用与挑战进行一些探讨。
一、WSN的应用(一)环境监测WSN已经广泛应用于全球的环境监测领域,如水质监测、大气污染检测、海洋生态系统监测等。
利用WSN可以实现对大规模的环境变化的实时监控、数据采集、传输、分析、处理等一系列环节,从而帮助人们更全面地了解环境变化,及时预警和治理大规模的环境问题。
例如美国“雅虎天气”应用就是基于WSN实现数据采集和预报的,同时在世界水平上实现了大规模的环境数据共享和利用。
(二)智能农业WSN也可以用于农业领域,促进农业精准管理和高效生产。
例如在果园中利用WSN可测量温度,湿度,CO2浓度等指标,帮助农民了解果树的生长情况和预测果树的果实产量。
在大棚中可利用WSN实现空气温度、光照强度、土壤湿度的实时监测,解决了传统的大棚种植方式无法精确控制环境的问题,实现了适宜环境的提供和精准化的育苗。
(三)智能交通WSN还可以应用于智能交通领域,例如路面车流量检测、速度监测、拥堵预警等。
与传统的交通监测系统相比,WSN在节点的部署和通信方面有更高的灵活性,可以实现广域网的车辆检测和分析。
同时WSN可以通过建立更加可靠的数据采集、处理、传输的通信链路,为智能交通系统提供更为高效、智能化的服务。
(四)救援指挥WSN还可以利用自身的高效通讯技术和数据处理能力实现紧急救援指挥。
例如在山区或森林中,传统通讯方式难以实现通讯,而利用WSN节点可以实现数据采集与传输,及时反映救援行动需要的信息。
同时WSN还可利用智能算法提供指挥中心的智能化决策支持,提高救援行动的效率和准确性。
浅谈无线传感网络和目前面临的困难
随着半导体技术、微系统技术、计算机技术和无线通信等技术的飞速发展,使传感器在微小体积内能够集信息采集、数据处理和无线通信等功能于一体,推动了低功耗多功能传感器应用的快速成长。
无线传感网络(wirelesssensornetwork,WSN)就是由大量部署在监测区域内的这类传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,能协作的感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息,并发送给观察者。
它作为全球未来十大技术之一,正越来越受到人们的重视。
它在军事、医疗、家用、环境监测等多个领域均有广阔的应用市场。
无线传感网络是由部署在监测区内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的楚协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信怠,并发送给观察者。
传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。
无线传感网络的传感器可以由许多种不同类型构成,如:震动的,低取样率电磁的,热力的,可视的,声学的和雷达等,能监视大范围外界条件。
如:温度,湿度,车辆移动,光条件,艇力,污染,噪声,某一对象出现或消失,机械力,当前对象属性等。
能够,。
泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车问和仓库管理,以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。
传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。
大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。
传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。
用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。
无线传感网络面临的困难
管无线传感网络应用前景广阔,就现有的技术发展水平来说,让无线传感网络大量投入正常运行并达到预期目标还面临饕许多困难,需要许多关键技术的解决:
传感器节点的工艺和产品成本问题
无线传感网络中的节点一般为电池供电,有效电量非常有限,丽且由于应用环境与节点数景关系,电池更换是不可能的。
但是无线传感网络的生存时间却要求长达数胃甚至数年,一旦传感节点能量用尽,只能采取放弃或替代。
因此能否节约电池能量成为无线传感网络软硬件设计中的关键问题之一。
现代传感嚣技术从单一的物性型进入以微电子和微机械集成技术为主导的发展阶段。
集成工艺的发展,将微传感器、微驱动器、微执行器以及信号处理器和电路、接口、通讯和电源等组成一体化系统。
美国制造了在2cm~0.15cm的体积内,由3个陀螺和3个加速度计组成的微型惯性导航系统。
该系统的质量为距,体积只有小型惯性导航系统的0.1%。
智能化尘粒传感器已达到舯级,国内在制造工艺方西还有欠缺。
虽然节点微型化使各部件能耗降低,研究机构对电池的改进使传感网络生命期得翻延长。
但仍存在低电压或节点执行某项操作所需尖端电流不够而影响传感网络功能的有效性。
”。
这也是弱前值碍关注的方强。
网络的组织和管理
在传感器黼络应用中,通常传感器节点被放鬣在没有基础结构的造方。
传感器节点的位置不能预先设定,节点间的邻居关系预先也不知道,如通过飞机播撤大量传肄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和自管理的能力。
网络组织和管理的焦点是如何在能量有效的前提下,通过自行检测自
身的能量水平及分布情况,通过分布式的处理,选择合适的网络拓扑结构,不断调整,实现能量使用的最优。
目前,无线传感网络的基本网络拓扑可分为三种:基于簇(Cluster)的分层结构,基于网(Mesh)的平面结构和基于链(Chain)的线结构。
数据在网络中的传输
目前无线传感网络中数据传输的路由算法基本上都是以泛洪算法为基础,通过增加一定的约束条件而形成。
为了保证在个别节点失效或个别通信链路失效的情况下,不至于引起网络分立或检测数据不完整,往往在检测区域布置数量非常大的传感器节点,如此感知的信息具有很大的冗余度,这就需要具有一定属性的多个传感器节点采用一定的算法通过对所获得的数据进行加工、汇总和过滤,实现传感器数据融合,降低数据冗余,减少网络的通信量,以节约网络能量。
因此如何提高带宽效率和能量效率,数据的传递和信息协作都关系到网络协议的设计和能量的消耗,这也是目前的研究热点之一。
从用户的角度来看,整个无线传感网络更像一个数据库,可以从里面查询需要的信息。
如何按照一定的属性查询信息是个重要的课题,它包括查询数据的组成形式、查询数据的路出选择等,合理的选择查询属性和路由可以有效地节省能量。
还有数据的广播,如何使有用的信息快速准确的传播到需要使用这些信息的节点处,同时又不造成广播泛滥,节省宝贵的能量也是亟待解决的问题。
传感器节点的定位问题
在传感器网络中,位置信息对传感器网络的监测活动至关重要,事件发生的位置或获取信息的节点位置是传感器节点监测消息中所包含的重要信息,没有位置信息的监测消息往往毫无意义。
确定事件发生的位置或获取消息的节点位置对传感器网络应用的有效性起着关键的作用。
传感器网络的各种应用中,监测到事件之后关心的一个重要问题就是该事件发生的位胃。
如在环境监测应用中需要知道采集的环境信息所对应的具体区域位置;对于突发事件,如需要知道森林火灾现场位置,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。
而无线传感器节点通常随机布放在不同的环境中执行各种监测任务,最常见的例子是用飞机将传感器节点布放到指定的区域中,以自组织的方式相互协调工作。
随机布放的传感器节点无法事先知道自身位置,因此传感器节点必须能够在布放后实时地进行定位。
如果传感器节点有了相应的位置标记,对区域化簇的形成,区域化路由的建立,避免信息在整个网络中的扩散,实现定向的信息查询,提高数据融合的正确性,有利于区域化管理,目标跟踪,实时监视目标的行动路线,预测目标的前进轨迹等,也更有效地节约网络能源消耗。
目前主要的研究方向利用GPS定位系统,另一个主要的研究方向预先摆放一定量的锚节点(这种节点带有定位系统),其他普通节点随机摆放,借助其他手段确定自身定位。
无线传感器网络安全性问题和抗干扰问题
与普通的网络一样,传感器接收命令和传送信息也面临着安全性的考验。
无线传感网络可能工作于敌对区域,敌人可以窃听无线信道的数据:可以发送伪造信息,可以针对网络协议,设立伪造网关,使得节点信息无法向监控中心传输,如何利用较少的能量和较小的计算量来完成数据加密、身份认证等,在破坏或受干扰的情况下可靠的完成执行的任务也是一个重要的研究课题。
即使是对称密钥算法,密钥过长、时间和空间的复杂度大的算法也不适用于传感网络。
本文在重点分析以上定位技术重要性和实现算法基础上,针对常见的无线传感网络的虚假汇聚点提出了具有区域性的安全检测方法。