無線傳感器網絡技術論文(2)
無線傳感器網絡技術論文篇二
無線傳感器網絡技術研究
摘要： 無線傳感器網絡是一種新型的無基礎設施的無線網絡，具有與傳統網絡不同的特點，且與應用高度相關。傳統網絡中的安全機制不能有效應用于無線傳感器網絡，需要建立信任管理模型來保證網絡的安全性。本文首先介紹了無線傳感器網絡的特點和建立信任管理模型需要考慮的關鍵問題，然后分析了一些較為典型的信任管理模型。最后，總結了無線傳感器網絡中信任管理的研究現狀以及未來的發展方向。
一、無線傳感器網絡信任管理研究的關鍵問題
由于無線傳感器網絡計算能力、存儲容量和電池能量等方面受限，對信任管理模型的研究提出了更高的挑戰。將信任管理應用到無線傳感器網絡，需要綜合考慮以下幾個問題:
1.如何對信任管理相關算法進行優化，以減少其所需的各種計算、存儲和通信資源。這樣才能將信任管理更快更好的應用在資源受限的傳感器網絡中。
2.如何在信任評估中提高模型對網絡拓撲動態變化的適應能力。由于節點的移動、被敵方控制等原因，使得網絡拓撲經常變化，這樣很難對移動節點的行為進行持續觀察，從而導致對該節點的采集的信任評估數據不完整、不連續，以至影響信任評估結果的準確性。
3.如何提高信任管理對信任欺騙行為的識別能力，增強其自身的抗攻擊能力。只有信任管理模型沒有受到攻擊，才可能保證信任信息的機密性、完整性，從而得到真實的信任評估結果。
二、無線傳感器網絡系統概述
無線傳感器網絡是由大量的密集部署在監控區域的智能傳感器節點構成的一種網絡應用系統。由于傳感器節點數量眾多，部署時只能采用隨機投放的方式，傳感器節點的位置不能預先確定;在任意時刻，節點間通過無線信道連接，采用多跳(mult i2hop)、對等(peer topeer)通信方式，自組織網絡拓撲結構;傳感器節點間具有很強的協同能力，通過局部的數據采集、預處理以及節點間的數據交換來完成全局任務。由大量的功能相同或不同的無線傳感器節點、接收發送器(sink)、Internet或通信衛星、任務管理節點等部分組成的一個多跳的無線網絡。傳感器節點散布在指定的感知區域內，每個節點都可以收集數據，并通過多跳路由方式把數據傳送到Sink。Sink也可以用同樣的方式將信息發送給各節點。
三、WSN的其它研究熱點
1.系統定位?？紤]到大多數的傳感器網絡應用場景,獲得傳感器的絕對或相對位置是十分重要的。但是坦言之,獲得詳細的位置信息并非是輕易的。利用外部類似GPS的源,通過射頻或射頻與超聲波相結合的技術可以實現系統定位。作為軍事上的應用則可以結合我國的北斗雙星定位系統實現目標的精確定位與追蹤。
2.時間同步。在基于TDMA方式的通訊和時間相關的監測任務中,工作節點的時鐘需要保持同步。然而只有整個網絡內存在大量可利用的時標情況下,在龐大的網絡中維持一個全局性的時間標準才是可行的顯然這種方式并不適合于WSN,最好的解決策略是節點維護自身的時鐘。WSN時間同步方案應該在系統中建立一個本地時鐘與其它時鐘相關的偏移參數表,在數據轉發過程中利用這些參數進行本地與遠地時間比較。事實上時間參數變換可以封裝進數據包,即節點能夠在轉發數據過程中持續進行時間變換以保證每一跳中能與本地時鐘一致。然而要在WSN中實現高精度的時間同步仍是一個技術難點,有待于進一步深入的研究工作。
3.容錯性。由于周圍物理環境或其自身能量耗盡傳感器就會失效,對于替換傳感器可能性不大的情況下,整個WSN必須能夠在其應用過程中及時屏蔽掉發生故障的傳感器。容錯過程可以在數據替換中實現(例如SPIN協議),但該過程要消耗能量。因此出現數據替換和能量利用矛盾的沖突,故衡量替換與功耗的優先權在于實際應用情況。
四、無線傳感器網絡的應用
無線傳感器網絡可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。基于MEMS的微傳感技術和無線聯網技術為無線傳感器網絡使它可以應用到軍事、航空、反恐、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。
1.環境的監測和保護無線傳感器網絡的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利，并且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。無線傳感器網絡還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環境變化對農作物的影響，監測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應用在精細農業中，來監測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。
2.醫療護理無線傳感器網絡在醫療研究、護理領域也可以大展身手。利用無線通信將各傳感器聯網可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理。而且還可以減輕護理人員的負擔。
3.軍事領域由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。
由于傳感器網絡是一門新興技術,國內與國際水平的差距并不很大,及時開展這項對人類未來生活影響深遠的前沿科技的研究,對整個國家的社會、經濟都有重大的戰略意義,伴隨著能耗等關鍵問題的解決,無線傳感器網絡技術必將廣泛應用于軍事、工業、民用等眾多領域。
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