无线多媒体传感器网络综述

无线传感器网络应用技术综述摘要：传感器被越来越多地布置到实际的网络环境中，用于实现某些应用。

无线传感器网络已经成为了科学研究领域最前沿的课题之一，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。

通过总结相关方面的工作，综述在不同领域中无线传感器网络的实际应用，并对具体应用的一些重要特性进行分析，在此基础上提出若干值得继续研究的方面。

关键词：无线传感器；网络应用一、无线传感器网络简介随着微机电系统的迅速发展，片上系统SoC(System on Chip)得以实现，一块小小的芯片可以传递逻辑指令，感知现实世界，乃至做出反应。

无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)，这一由大量具有片上微处理能力的微型传感器节点组成的网络，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。

传统的传感器网络通常由两种节点：传感器节点(sensor)和接收器节点(sink)组成。

传感器节点负责对事件的感知和数据包的传输；接收器节点则是数据传输的目标节点，一般具有人机交互界面，并可以接入其它类型的网络体系。

传感器网络以其低成本、低功耗的特点，在军事、环境监测、医疗健康等领域都有着广泛的应用。

在本文中，对大量现有无线传感器和无线传感器网络的应用进行分析，从节点移动性、节点互联方式、网络数据规模、网络分层结构等方面进行分析和比较。

并在此基础上，提出若干值得继续研究的方面，为挖掘传感器网络新的应用打下基础。

二、无线传感器网络的特点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网络等，与这些网络相比，无线传感器网络具有以下特点：（1）硬件资源有限。

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。

这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。

（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。

任何技术和协议的使用都要以节能为前提。

（3）自组织。

无线传感器网络研究现状与应用一、本文概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是一种由许多在空间上分布的自动装置组成的网络，这些装置能够使用传感器协作地监控不同环境或对象的物理或化学现象，并通过无线方式进行信息传输。

近年来，随着物联网、大数据和等技术的飞速发展，无线传感器网络的研究和应用日益受到关注，成为信息技术领域的一个研究热点。

本文旨在全面综述无线传感器网络的研究现状和应用领域。

我们将对无线传感器网络的基本概念、特点和关键技术进行介绍，包括传感器节点的设计与优化、网络通信协议、能量管理策略等。

接着，我们将对无线传感器网络在环境监测、智能交通、农业物联网、医疗健康、军事防御等领域的应用进行深入探讨，分析其在不同场景下的优势和挑战。

我们还将对无线传感器网络的发展趋势和未来研究方向进行展望，以期为该领域的进一步发展提供参考和借鉴。

通过本文的阐述，我们希望能够为相关领域的学者和工程师提供一个全面而深入的无线传感器网络研究现状和应用概览，同时推动无线传感器网络技术的进一步发展和应用推广。

二、无线传感器网络研究现状无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是近年来物联网领域研究的热点之一。

随着微型化、低功耗、高性能传感器技术的快速发展，以及无线通信技术的进步，无线传感器网络得到了广泛的应用和深入的研究。

网络拓扑与协议研究：无线传感器网络拓扑结构的研究主要关注如何有效地组织传感器节点，以提高网络的覆盖范围和连通性。

针对传感器节点的能量限制，研究人员还设计了多种节能的通信协议，如跳频扩频、时分复用等，以延长网络的生命周期。

数据融合与处理技术：在无线传感器网络中，由于传感器节点数量众多，产生的数据量巨大。

因此，数据融合与处理技术成为了研究的重点。

数据融合旨在将多个传感器节点的数据融合成一条或多条有用信息，减少数据传输量并提高数据的准确性。

1、无线传感网络简介无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区中观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。

2、无线传感网络的特点1）硬件资源有限：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。

这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。

2）传感节点数目多、易失效：根据应用的不同，传感器节点的数量可能达到几百万个，甚至更多。

此外，传感器网络工作在比较恶劣的环境中，经常有新节点加入或已有节点失效，网络的拓扑结构变化很快，而且网络一旦形成，人很少干预其运行。

因此，传感器网络的硬件必须具有高强壮性和容错性，相应的通信协议必须具有可重构和自适应性。

3）通信能力有限：考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大，传感器网络采用多跳路由的传输机制。

传感器节点的无线通信带宽有限，通常仅有几百kbps 的速率。

由于节点能量的变化，受高山、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，无线通信性能可能经常变化，频繁出现通信中断。

4）电源能量有限：网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。

其特殊的应用领域决定了在使用过程中，不能给电池充电或更换电池，一旦电池能量用完，这个节点也就失去了作用。

因此在无线传感器网络设计过程中，任何技术和协议的使用都要以节能为前提。

5）以数据为中心是网络的核心技术：对于观察者来说，传感器网络的核心是感知数据，而不是网络硬件。

例如，在应用于目标跟踪的传感器网络中，跟踪目标可能出现在任何地方，对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目标。

以数据为中心的特点要求传感器网络的设计必须以感知数据管理和处理为中心，把数据库技术和网络技术紧密结合，从逻辑概念和软、硬件技术两个方面实现一个高性能的以数据为中心的网络系统，使用户如同使用通常的数据库管理系统和数据处理系统一样自如地在传感器网络上进行感知数据的管理和处理。

无线传感器网络路由协议综述作者：高栋梁张俊虎姜圣来源：《电脑学习》2010年第03期摘要：本文以典型路由协议为样本。

分析、归纳和总结了在数据通讯量、延迟、可扩展性上的性能表现，从而为无线网络具体应用提供有力的参考。

关键词：传感器节点汇聚节点能量簇头路由协议中图分类号：TP316.4文献标识码：A文章编号：1002-2422(2010)03-0002-031WSN路由协议介绍1，1协议分类划分路由协议种类有不同的标准。

按是否需要外界辅助的地理信息准则，可划分为基于地理位置信息的协议和非基于地理位置信息的协议；按照网络中数据发送模式，路由机制可以相应地采用适合周期性地发送数据连续模式、事件驱动模式、请求驱动模式、事件驱动和请求驱动混合模式的协议；按照网络路由是否动态生成，可划分为表驱动路由协议和按需路由协议等。

下面介绍各个协议的工作方式。

SPIN采用广告、请求、数据三种消息类型。

节点A在发送DATA数据包之前，会对外采用泛洪方式广播ADV包，若某个节点B希望接受要传来的数据，向A回复BEQ数据包。

A 将向B发送数据包。

GPsR对节点位置进行了统一编址。

选择邻居节点中离数据包目的节点更近的点作为转发节点。

当数据到达没有比当前节点更接近目的节点的区域(空洞)，数据无法传输。

可利用平面图解决空洞问题。

DIRECTED DIFFUSION路由过程分为请求、梯度建立和路径加强三阶段。

请求含有目标区域、数据发送速率等参数。

节点接收到请求后，若当前请求缓存中没有相同的请求记录，加入新记录。

记录中包含了相邻节点数据发送率，称“梯度”。

当请求扩散整个网络后，选择“梯度”最大的路径将反向把数据快速路由。

模拟过程如图1所示。

GEAR发出请求后，数据扩散过程包括目标域传送和域内传送。

若在目标区域传输遇到空洞现象，则根据开销函数选择开销最小的邻居作为下一跳节点。

在域内传送阶段，主要是通过两种方式(泛洪、区域递归)使数据在域内扩散。

无线传感器网络研究综述摘要:无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术。

在简要介绍无线传感器网络的基础上,分析和展望了一些有价值的应用领域。

结合已有研究,从无线传感器网络的热点问题、特点和应用三方面介绍无线传感器网络的研究现状。

随着无线通信技术、微型制造技术及电池技术的快速发展，微小的无线传感器已具备感应、无线通信及信息处理能力。

成千上万个微型传感器构成了自治的无线传感器网络。

无线传感器网络节点的微处理能力和无线通信能力使无线传感器网络有广阔的应用前景，能广泛用于军事、环境、医疗保健、空间探索及各种商业应用。

1 无线传感器网络简介无线传感器网络由许许多多个功能相同或不同的无线传感器节点组成。

每一个传感器节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC/DC能量转换器)等组成(如图1所示)。

节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或类头节点(cluster-head node)的角色。

作为数据采集者,数据采集模块收集周围环境的数据(如温度、湿度),通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站(base station)或汇节点(sink node);作为数据中转站,节点除了完成采集任务外,还要接收邻居节点的数据,将其转发给距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站或汇节点;作为类头节点,节点负责收集该类内所有节点采集的数据,经数据融合后,发送到基站或汇节点。

图1 传感器节点结构框图与传统Ad Hoc网络相比,无线传感器网络具有一些明显的特征: (1)网络节点密度高,传感器节点数量众多,单位面积所拥有的网络节点数远大于传统的Ad Hoc网络; (2)传感器节点由电池供电,节点能量有限; (3)网络拓扑变化频繁; (4)网络应具备容错能力。

2 无线传感器网络的热点问题2.1 安全问题通常，在无线传感器网络中，大量的传感器节点密集分布在一个区域里，消息可能需要经过若干节点才能到达目的地，而且传感器网络具有动态性和多跳结构，要求每个节点都应具有路由功能。

无线传感器网络应用技术综述本文将对无线传感器网络应用技术进行综述，介绍该技术的定义、原理、发展历程以及在各个领域中的应用情况。

无线传感器网络技术以其独特的优势，如可扩展性、灵活性、自组织性等，在智能家居、智能交通、环境监测等领域发挥着越来越重要的作用。

无线传感器网络技术是一种利用微型传感器节点之间的无线通信技术，通过自组织和多跳接力等方式，实现对环境中各种参数（如温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等）进行监测和数据传输的计算机网络系统。

无线传感器网络技术的发展迅速，自20世纪90年代出现以来，已经广泛应用于许多领域。

无线传感器网络技术的应用非常广泛，例如在智能家居领域，可以通过安装温度、湿度、光照等传感器，实现对家居环境的智能控制；在智能交通领域，可以通过在路面上安装传感器节点，实现对交通拥堵的实时监测和预警；在环境监测领域，可以通过在野外或城市中布置各种传感器，实现对空气质量、水质、噪音等环境参数的监测和数据采集。

无线传感器网络技术还可以应用于安全监控、农业物联网、智能医疗等领域。

无线传感器网络技术的优势在于以下几个方面：由于传感器节点体积小、功耗低，可以大量部署，从而实现对环境参数的全方位监测；无线传感器网络具有自组织和多跳接力特性，可以在没有基础设施的情况下进行快速组网和数据传输；无线传感器网络技术具有高度灵活性和可扩展性，可以根据需要随时增加或减少节点数量和监测范围。

然而，无线传感器网络技术也面临一些挑战，如可维护性、网络安全和数据传输等方面的问题。

例如，由于传感器节点的生命周期受到限制，需要定期进行更换和充电，因此需要解决节点的可维护性问题；同时，由于传感器节点之间的通信是无线的，容易受到干扰和攻击，因此需要采取有效的安全措施来保证网络安全；由于传感器节点的处理和存储能力有限，需要优化数据传输协议，以保证数据的实时性和准确性。

未来，随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络技术的应用前景将更加广阔。

1 概述1.1 概念无线多媒体传感器网络是在无线传感器网络中加入了一些采集信息更加丰富的视频、音频、图像等传感器节点，由这些不同的节点组成了具有存储信息、数据计算和通信能力的分布式感知网络。

WMSNS用多媒体传感器节点感知周围环境中的多种媒体信息，这些信息可以通过单跳和多跳中继的方式将数据信息传送到信息的汇聚中心，然后汇聚中心对接收到的数据进行分析处理，最终把分析处理后的结果发送给用户，从而实现了全面而有效的环境监测[34,35]。

广义的无线多媒体传感器网络涵盖了传统数值传感器网络(traditionalscalarsensornetwork)、视频传感器网络(audioandvideosensornetworks)、图传感器网络(imagesensornetworks)、视觉传感器网络(visualsensornetworks)以及视频、音频、图像等各种传感器节点网络的混合[15]。

1.2 研究背景近年来，多媒体传感器网络技术的研究已引起了科研人员的密切关注，holman[1]等人率先提出利用视频传感器网络实现海岸环境监控，DeBardelaben，J.A[2]在2003年11月的国际会议上发表文章提出了无线多媒体传感器网络的概念一些学者开展了多媒体传感器网络方面的探索性研究，在IEEE系列会议(如MASS，ICIP，WirelessCOM等)、ACM 多媒体和传感器网络相关会议(ACM Multimedia，ACM MOBICOM，ACM WSNA等)发表了一些重要的研究成果。

从2003年起ACM还专门组织国际视频监控与传感器网络研讨会(ACM International Workshop on Video Surveillence & Sensor Networks)交流相关研究成果，国内外也有许多高校开始了该领域的探索。

美国加利福尼亚大学、卡耐基-梅隆大学、斯坦福大学等也开始了无线多媒体网络方面的研究工作，纷纷成立了无线多媒体网络组并启动了相应的科研计划。

无线传感器网络安全技术综述摘要：无线传感器网络在广泛应用之前必须解决好网络安全问题。

本文分析了无线传感器网络易遭受的各种非法攻击，从密钥管理和安全路由协议两个方面介绍了其安全研究的现状，为下一步更加深入的研究指明了方向。

关键词：无线传感器网络；攻击；密钥管理；安全路由协议Overview of Security Technology in Wireless Sensor NetworksAbstract：Security issues of wireless sensor networks must be resolved before it is widely applied. This thesis analyzes a variety of illegal attack which the wireless sensor networks easily suffer from and introduces its current situation of security research from two aspects including the key management and secure routing protocol. Then point out the direction clearly for the next in-depth study.Key words：wireless sensor networks; attack; key management; secure routing protocol0 引言无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）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。

与传统网络相比，无线传感器网络具有一些明显的特征：无中心、自组织、多跳路由、分布密集、动态拓扑的网络、网络的点数量众多、热点使用有限的电池能量[1]。

无线传感器网络应用综述众所周知，无线传感器网络（WSNs）已成为一种新型的、廉价的传感技术，具有实时性和可便携性等优势，将在以后许多领域中发挥重要作用。

它以分布式的方式收集、处理和传输环境特征信息，在现实斗牛中具有重要战略意义，对改善人们的生活和保护环境等来说也有重要的作用。

本文综述了无线传感器网络的应用，包括它的发展趋势、行业应用情况、技术实现和未来趋势。

首先，无线传感器网络的发展趋势是针对更加可靠的、精确的应用而设计的，诸如实时系统、健康监测和农业监测等。

越来越多的应用软件在不断改进和发展，以提高系统性能。

其次，无线传感器网络在各行业领域得到了普遍应用，如工业自动化、智能家居、军事、建筑环境监测等。

在工业自动化领域，它可以提供实时状态监测、远程控制和数据存储等服务；在智能家居领域，它可以实现电子家居控制、安全管理和环境监测等功能；在军事领域，它可以检测和跟踪武器和干扰等数据；在建筑领域，它可以实现室内外温度监测与控制等。

此外，无线传感器网络还应用在其他领域，如医疗护理和电力运行等。

再次，无线传感器网络的技术实现包括现有传感器技术（如多功能感应器或生物感应器）的发展和改进，以及新型传感器技术的应用。

例如，近年来，二维材料的应用极大地改变了无线传感器网络的发展趋势，使得现代传感器更迷你化、更加高效、更快采集数据，从而提升了系统的监测效率和精准性。

另外，现代传感器技术也可以提供多样化的功能，如能够检测雾霾温度和湿度等数据，使其更灵活、实用。

最后，今后无线传感器网络的发展方向将更多地花费在技术的提升上，如精密制造、可穿戴传感器和大数据的应用等，以更好满足客户需求，提升系统的可靠性和可持续性。

同时，随着技术发展，无线传感器网络更可能集成低功耗、大范围监测等新技术，更有效地实现仪器监测和状态检测等功能。

从上面可以总结出，随着技术的发展和应用，无线传感器网络（WSNs）将有助于与现有系统结合，提高信息共享能力，使智能化和可持续性水平更高，例如环境健康、路况监测、安全战略分析、能源管理等。

物联网中的无线传感器网络技术综述无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network, WSN）是物联网技术的重要组成部分之一，旨在将传感器和网络技术结合，实现小型节点的低成本、低功耗和高度智能化。

此类网络能够通过自组织方式自发地建立一个联合网络，旨在使物联网的应用更加深入、细致和准确。

本文将综述无线传感器网络技术在物联网中的应用，以及技术特点和发展趋势，为读者全面介绍无线传感器网络技术。

一、无线传感器网络技术概念及原理1.1 无线传感器网络简介传感器是物联网中非常重要的一种设备。

随着物联网技术的不断发展，传感器的应用范围越来越广泛，从工业生产到生活设备及各行各业中几乎无所不在。

然而，由于成本和能耗的限制，传感器的单体能力存在着极大的局限性。

为此，无线传感器网络技术横空出世，这项技术为传感器节点提供了一种联合使用的方式。

通过无线传感器网络技术，传感器节点在网络中进行数据交互和协作，从而实现远程监测和控制等多种应用。

1.2 无线传感器网络原理无线传感器节点由传感器、处理器、通信模块和电源组成。

在传感器网络中，节点彼此组合形成一个联机网络，节点之间之间通过无线方式进行数据交换。

无线传感器网络是典型的分布式系统，每个节点都可以与周围节点通信，通过传输能量和传输信息来完成网络应用。

在无线传感器网络中，传感器节点通过不断的自适应和自学习，定期地收集和分析周围环境的参数，形成一个感知环境的虚拟网络，从而为物联网应用提供有力支撑。

二、无线传感器网络技术的应用领域2.1 工业领域工业领域是典型的无线传感器网络应用领域之一。

在制造业中，无线传感器节点可以扮演重要角色，通过在生产过程中采集和分析数据，改善生产过程，提高生产效率，节省资源成本，加强产品质量控制等，其应用价值非常显著。

例如：在制造过程中，精确定位和测量配套设备的运行状态就可以由传感器节点来完成。

2.2 环境领域环境领域是另一个重要的无线传感器网络应用领域。