无线传感技术范文

无线传感技术范文（精选11篇）

无线传感技术 第1篇

1 无线传感器网络与传统的无线网络相比具有的特点

目前常见的无线通信网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、Ad Hoc网络等, 无线传感器网络与无线通信网络有着本质的区别:无线通信网络的主要功能是提供网络上点对点的建立连接、互相通信和操作, 为数据共享提供正确、可靠的传输, 而由微型传感器节点构成的无线传感器网络则一般是为了某个特定的需要设计的, 是一种基于应用的无线网络, 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, 并对这些数据进行处理, 从而获得详尽而准确的信息, 将其传送到需要这些信息的用户。

无线传感器网络具有以下特点:

(1) 节点更多, 分布更密集, 网络规模更大, 为了在某个地理区域上进行监测, 通常有成百上千甚至上万的节点被布置在该区域, 如果单个节点或者局部几个节点出现故障是不会导致网络瘫痪的, 所以利用节点之间的高度连接性可以保证系统的容错性和抗毁性。

(2) 资源更有限, 由于受价格、体积和功耗的限制, 传感器网中的传感器一般采用嵌入式处理器和存储器。这些传感器都具有计算能力, 可以完成一些信息处理工作。但是, 由于嵌入式处理器的能力和存储器的容量有限, 因此传感器的处理能力也相当受限。

(3) 能量更有限, 由于受到硬件条件的影响, 无线传感器节点通常采用电池供电, 电源能量更加受限。而多数传感器网又往往要求长时间工作, 并且受到能量的影响, 无线传感网络节点的通信距离更短, 一般只有几十米, 甚至更短。

(4) 由于传感器通常工作在环境恶劣的地区, 更多地受到高大的障碍物如山脉、建筑物等以及自然环境如风雨雷电等的影响, 一方面造成传感器之间的通信不能确保准确, 另一方面可能使传感器出现长时间故障、甚至损毁。

(5) 多跳路由在无线传感器网络中, 是基于数据为中心的路由, 传感器网络节点没有一个全局性的标识, 如IP地址。每个节点仅仅知道自己邻近节点的位置和标识, 传感器网络通过相邻节点之间的相互协作来进行信号处理和通信, 具有很强的协作性, 而且数据传输具有很强的方向性。通常, 查询信息是通过广播或多播的方式从观察者向网络内传感器传输, 而探测结果信息则是由分布在各处的传感器节点向查询节点汇聚。

2 无线传感网络关键技术

在实际应用过程中, 无线传感网络遇到了能量挖掘、能量管理、定位技术以及安全的相关问题。下面就对这几个方面进行讨论并提出相应的解决方案。

2.1 能量挖掘

节点的能量成为无线传感器网络发挥效能的瓶颈。无线网络传感器节点的能量供应系统应根据自身特点进行设计, 传感器节点功耗较低, 但功耗变化范围比较大。如果利用能量挖掘技术从环境中挖掘能量, 使节点具有能量补充的能力, 这将从根本上解决节点的能量供给问题。典型方法是利用能量挖掘装置, 可以挖掘各类能量如风能、太阳能、温差、振动等形式的能量。譬如, 创业公司Perpetuum研制的PMG7微发电机, 可以从一个100mg振动中产生5m W3.3V的输出功率。因此巧妙地利用能量挖掘技术, 从环境中挖掘能量, 使节点具有能量补充的能力, 并进一步结合能量管理及能量存储技术, 才能在根本上解决节点的能量供给问题。

2.2 能量管理

无线传感器网络节点多, 覆盖范围大, 工作环境复杂, 能源无法替代, 设计有效的策略延长网络的生命周期成为无线传感器网络的核心问题。休眠机制是节省能源的最有效方式之一, 如何进行休眠调度而不影响传感器网络的正常运行十分重要。并且这个调度不能影响传感器网的功能, 即网络的探测覆盖范围不能过分降低, 否则这个网络可能无法达到探测目的。设计采用一种基于规则推理的大规模无线传感器网络智能能量管理算法。该算法的核心思想是根据被监测实体以往情况以及当前状态信息, 通过基于规则的推理推测出下一个时间段内实体可能发生异常或者期待事件的区域, 让监测该区域的传感器节点工作, 监测其他区域的节点休眠, 从而提高能量效率。

2.3 定位技术

定位技术主要指的是节点定位, 即确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置。它是无线传感器网络研究领域中非常重要的一个研究方向, 特别是军事应用的基础。WSNs系统可以智能地选择一些特定的节点来完成任务, 从而大大降低整个系统的能耗, 提高系统的存活时间。根据节点位置估测机制, 当前无线传感器网络的节点定位算法可分为基于距离的定位算法和距离无关的定位算法。由于要实际测量节点间的距离或角度, 基于距离的定位机制通常定位精度相对较高, 所以对节点的硬件也提出了很高的要求, 典型的基于距离的定位算法分别利用RSSI、TOA、TDOA、AOA测距来定位节点。距离无关的定位机制无需测量节点间的绝对距离或方位, 因而降低了对节点硬件的要求, 使得节点成本更适合于大规模无线传感器网络, 典型的距离无关的定位算法包含质心法、DV2Hop、Amorphous和APIT算法。距离无关的定位机制的定位性能受环境因素的影响小, 定位精度能够满足多数传感器网络应用的要求。

2.4 安全问题

安全问题是无线传感网络面临的一个严峻问题。无线传感网络大部分采用无线射频连接, 无线电电磁的干扰使信噪比变差导致无法通信。而人为的干扰可以采用被动的方式监听网络中传送的数据包, 还可以对监听到的数据包进行解析, 主动发出入侵数据包以非法窃取或者修改某些重要信息, 或者针对无线传感网络能量有限性的特点, 发送大量无用的数据包导致能量耗尽而瘫痪。在无线传感网络的安全性研究中“针对物理层主要采用的是高效加密算法”以及通过扩频通信减少电磁干扰, 数据链路层的安全MAC协议, 网络层安全路由协议以及应用层的密钥管理和安全组播。除了在路由协议上考虑安全机制, 还可以在安全协议上加以研究。无线传感网络中的两种专用安全协议:SNEP和u TESLA。SNEP的功能是提供节点到接收机之间数据的鉴权、加密、刷新, u TESLA的功能是对广播数据的鉴权。当前对无线传感网络安全方面的研究集中在基于计算能力以及通信能力有限状态下的自适应安全机制。这类研究致力于加密与消息认证机制, 及在密钥组管理。

3 结论

以上就无线传感器网络的关键技术提出了相应的解决方案。这一新兴技术为人们提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径。随着不断取得的研究成果, 无线传感器网络已经得到了很大的发展, 也产生了越来越多的实际应用。虽然大规模的商业应用并未出现, 可以设想不久的将来, 无线传感器网络将会被应用到我们生活和工作的各个方面。

摘要：主要阐述了无线传感器网络的特点以及在实际应用的过程中需要克服遇到的能量挖掘、能量管理、定位技术以及安全的相关问题。

关键词：无线传感网络 (WSNs) ,能量挖掘,定位技术

参考文献

[1]盛超华, 陈章龙.无线传感器网络及应用[J].微型电脑应用, 2005, 21 (6) .

[2]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.

[3]BROWN D R, SLATER J A, EMANUEL A E.A wireless differential protection system for air2core inductor[J].IEEE Trans on Power Delivery, 2005, 20 (2) :579-587.

无线传感器网络管理技术论文 第2篇

无线传感器网络管理技术论文【1】

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

无线传感器网络(简称传感器网络WSN)由大量的微传感器构成，在传感器安装区域完成信息收集、处理与流通功能，被越来越多的用于交通、医疗、工业自动化等智能领域，近年来随着信息化进程的深入和物联网相关技术的成熟，无线传感器网络技术的技术研究也突飞猛进;和普通计算机网络不同，传感器网络被用于特定的应用中、要求部署巨大数量的微传感器等特征，这就需要传感器网络的管理技术具有高效、灵活、安全的特性，传统计算机网络的管理技术不再适用于传感器网络管理，因此近年来传感器网络管理技术的理论和应用研究不断的取得突破性进展。

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。

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)，，40(5)：1392-1396.

[2]皇甫伟，周新运，陈灿峰.基于多层抽样反馈的传感器网络时间同步算法[J].通信学报，2009，30(3)：59-65.

无线传感器网络技术【2】

【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。

无线传感网络的唤醒技术研究 第3篇

运用唤醒技术的无线传感器系统是由大量低成本低功耗的具有传感计算与通信能力的微小节点构成的资质网络系统, 是能根据环境自主完成各种监测任务的智能系统。由于其具有自组织, 成本低, 构建灵活等特点, 使得在军事, 汽车电子, 工业控制, 环境监测, 医疗卫生, 智能居家等领域有着很好的应用前景。由无线传感器节点构成的无线传感器网络综合了嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术, 能够实时地监测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息, 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。

无线传感器网络大部分是采用电池供电, 工作环境通常比较恶劣。而且数量大, 更换电池非常困难, 所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一。本文就此提出了采用Zigbee技术, 以CC2530为主芯片的唤醒机制。在网络节点有些模块不工作或者处于休眠状态时, 系统就可以将其供电电路断开以节约用电, 当有指令将节点唤醒时, 则接通节点供电电路, 以保证系统的正常工作。这样便可有效节约电能, 延长电池的供电时间和使用寿命, 同时也保证了整个网络系统的工作质量。

2、基于唤醒技术的无线传感网络的总体设计

基于唤醒技术的无线传感器网络主要由125k低频信号天线, 唤醒电路 (核心:低频唤醒接收器MCP2030, AS3932) , 工作器件 (核心:主处理器CC2530或者MSP430) 。

其系统总体框图如 (图1) :

3、传感器电路系统

模拟器测试下, 我们的唤醒技术在传感器电路系统应用中有如下特点:

(1) 拥有多种节能工作模式;

(2) 低功耗;

(3) 三方向磁场信号检测接受;

但是在唤醒技术的应用中仍存在不足:

(1) 节点附带电源, 会使传感节点的使用环境存在局限;

(2) 低频信号的覆盖范围需要300ppm以上才能有实际的唤醒意义, 这意味着信号收发需要更长的天线, 不利于实际使用。

由于单个节点能量有限且易受攻击, 无线传感器网络的节点通常采用高密度布散, 利用冗余提高监测数据的正确性和系统运行的可靠性。大部分传感器感知模型基于布尔感知模型[1], 即只有当目标在传感器节点的感知范围内时, 才能被该传感器的节点所监测到。传感器的感知能力会随着与信号源之间的距离的增大而衰减。

4、基于Zigbee技术的信号收发单元

ZigBee技术是一个具有统一技术标准的短距离无线通信技术[2]。Zigbee技术是一种新型的应用于短距离范围内, 低速率传输的无线通讯技术, 主要具有功耗低, 成本低, 数据传输可靠, 网络容量大, 兼容性好等特点。

本文主要从两个方面考察了Zigbee技术的低功耗特点:

(1) 为了增加ZigBee无线传感器网络的容量及解决传感器网络中重要的能源供给的问题, 对ZigBee传感器网络核心通信部分——ZigBee汇节点和传感器节点之间的通信, 采用了基于需求时唤醒的工作模式。这种模式可以大大节省传感器节点的功耗, 减少信息上报时的碰撞概率, 延长网络的寿命。本文将Zigbee技术的工作原理绘制如 (图2) :在传感器节点的检测电路检测到其所在的环境参数发生变化时, 由传感器节点中的ZigBee通信传输模块对信息进行简单处理后, 主动发起连接, 将处理后的信息继续传送。

(2) 工作模式情况下, Zigbee技术本身由于传输速率低, 传输数据量很小, 因此信号的收发时间相对较短, 通信距离短的情况下工作状态的耗电约为30mW, ;在非工作模式时, Zigbee节点由于工作的时间较短、收发的信息功耗较低且采用了休眠模式, 使得Zigbee节点在休眠状态下耗电量仅仅只有1 W[3], Zigbee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。这就降低了更换电池的难度。

5、基于MCP2030, AS3932的唤醒控制单元

5.1 MCP2030芯片

唤醒控制单元采用的是Microchip公司开发的专门针对低频无线磁场通信的模拟前端器件MCP2030。该器件集成有8个可编程配置寄存器和1个只读状态寄存器, 根据寄存器配置, MCP2030可以输出解调数据、载波时钟和磁场强度RSSI。该器件模拟接收电路具有较强的灵敏度, 可以接收识别1 mVpp信号并解调8%的微弱调制信号。为了得到可靠的磁场信号, MCP2030采用了3组天线和3组接收解调电路。3组天线分别指向互相垂直的X、Y、Z轴, 这样无论接收器如何放置, 总可以得到磁场信号, 从而解决了磁场信号的方向性问题。其结构框图如 (图3) 所示。

MCP2030集成了无线信号数字序列滤波部件, 可以根据需要设定数字序列, 器件只有当接收到特定数字序列时才做出响应, 所以可有效避免其他信号干扰所引起的激活现象。图3所示为无线数字序列符合设定数字序列的情况, 特定的数字序列为“2ms有2ms无”载波信号, 此时LFDATA在监测到特定序列之后输出的ASK调制信号, 如果无线数字序列不符合设定数字序列, LFDATA无输出。

MCP2030具有功耗极低的显著优势, 为便于在自备电源的嵌入式系统中应用, 专门设计优化了3种工作模式, 即休眠模式、待机模式和工作模式。休眠模式由SPI接口命令进行控制[4], 进入休眠之后, 除寄存器、存储器和SPI功能电路之外, 包括RF限幅器在内的所有电路都将关闭, 以使消耗的电流最低 (0.2μA) , 需要用上电复位以及除休眠命令外的任何其他SPI命令将器件从休眠模式唤醒;当天线输入没有LF信号时, 器件将自动处于待机模式, 但器件内部各部分电路已上电并准备接收输入信号, 待机模式下电流消耗的典型值为4μA[5] (3个接收天线工作) ;当在LF天线输入上有LF信号且内部电路随接收的数据而进行切换时, 器件处于低电流工作模式, 该模式下电流消耗仅为13μA[5]。本文所演示的设计方法利用Mcp2030的这些优点, 将能耗降到最低。

5.2 AS3932芯片

奥地利微电子公司推出全新的3通道、低功耗、低频唤醒接收器AS3932, 能以目前业界低功耗提供极佳的灵敏度, 扩展了旗下射频产品系列。通过对功耗、灵敏度和可编程性的全面优化, 支持广泛应用的125kHz频段, 适用于各类应用。AS3932的主要目标应用包括高价值资产跟踪、实时定位系统、操作员识别、接入控制或无钥门禁等。

本文对该芯片的优点特性做了如下总结:

(1) 3个独立的接收通道;

(2) 可检测来自任意方向的唤醒信号;

(3) 模式数据可以在寄存器内编程设定;

(4) 可防止错误唤醒;

(5) 灵活的数据流管理;

其结构图如 (图4) ;

本文设计的产品利用AS3932的低功耗、高效率、高精确度的特点, 用该芯片接收125kHz的唤醒信号, 并唤醒电路, 使其正常工作, 从而实现能源的智能供给。

6、基于CC2530的信号处理单元

CC2530是一款兼容IEEE 802.15.4的片上系统。集成了增强型8051内核。结合, I’I Z—STACK协议栈可方便的组建自己的无线通信网络。

CC2530有四种不同的版本:CC2530-F32/64/128/256。分别带有32/64/128/256KB的闪存空间;它整合了全集成的高效射频收发机及业界标准的增强型8051微控制器, 8 KB的RAM和其他强大的支持功能和外设。

主要特点:

(1) 高达256kB的闪存和20kB的擦除周期, 以支持无线更新和大型应用程序;

(2) 8kB RAM用于更为复杂的应用和Zigbee应用;

(3) 可编程输出功率达+4dBm;

(4) 在掉电模式下, 只有睡眠定时器运行时, 仅有不到1uA的电流损耗;

(5) 具有强大的地址识别和数据包处理引擎。

本文的所提及的设计采用CC2530对来自被唤醒工作节点的信息进行运算处理, 在主芯片中进行信号的分析与处理并且控制实体完成相关任务。由于CC2530功能强大且经济低功耗, 符合本文绿色环保的设计理念。

7、结语

首先对无线传感节点进行深入的研究, 熟悉掌握节点设计的要求, 在节点安装一个唤醒控制电路, 从而使节点有听从信号指令适时休眠或工作的功能。节点通过自组织构成了的网络能够运用于大型化的超市管理、农场智能灌溉, 及道路汽车信息采集等方面, 实现节能效果的同时也具有很强的实用性和稳定性。

摘要：ZigBee无线传感网络在家居、工业、医疗等领域应用的发展暗示着它已经成为一种新的技术趋势。本文提出一种基于ZigBee技术的无线传感器网络:为了快速构建自己的无线通信网络, 以CC2530芯片为核心构建了一个无线传感网络;为了降低每个传感器节点的功耗, 同时延长传感器节点的寿命, 提出传感器节点在低功率监测信道和定时周期性唤醒机制下工作, 在满足网络应用的前提下尽可能地延长网络寿命, 实现能源的智能供给的理念。该理念将各种节能技术在服务的层面上综合考虑, 贯穿于应用解决方案的各个环节, 为传感器网络节能需求发展和应用解决方案提供理论上的支持。

关键词：ZigBee技术,CC2530,Mcp2030,AS3932,无线网络,冗余节点休眠

参考文献

[1]Tian D and Georganas N D.A coverage-preserving nodeschedulingscheme for large wireless sensor network[C].Proc.1st ACM Inter-national Workshop on Wireless Sensor Networks and Applications (WSNA’02) , Atlanta, Geogia, USA, September, 2002:32-41.

[2]LEW IS F L.Wireless SensorNetworks[J].Proceedings of INFOCOM.2003, 3:1710～1723.

[3]张正军, 浅析ZigBee技术.工程技术报, 2006 (4) :6~7

[4]Microchip Technology Inc.MCP2030 Datasheet, 2006.

无线传感网络研究应用 第4篇

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。

关于无线传感器网络安全技术的分析 第5篇

关键词：无线传感器网络技术；网络安全；问题；措施

中图分类号：TP212.9

随着我国社会经济不断的发展，计算机技术得到了进一步提升，并逐渐壮大，被人们广泛的运用在日常的生活及生产中，同时为人们带来了极大的便利。计算机技术中的无线传感器的特点是使用快捷、方便，这一突出的特点也使得无线传感器网络技术的传播进一步加大。由于我国在不断的发展，使得无线传感器网络技术不仅在日常的生活与生产上被广泛运用，并且在我国的医疗、国防以及教育方面也在逐渐的被普及，因此进行一步对无线传感器网络技术进行分析与研究有着重要的意义。

1 无线传感器网络存在的安全性问题

详细的对监测领域之内规模宏大的微小型传感器进行布置与安排，并采用无线通信来形成多条自组织网络即为无线传感器网络。由于无线传感器网络具有的自身特点，导致了在无线传感器网络出现了各种各样的安全性问题，以下便进一步对这些安全性问题进行分析。

1.1 安全机制的缺乏

由于无线传感器网络会在一定程度上对节点的通信、组织以及能量方面产生局限性，因此在对无线传感器网络方面不能做到具有科学且全面性的安全保护系统技术以及成熟的进行应用，同时在对物理安全保护的设计过程中，无法确保其是否有效，则很容易将各种各样的安全隐患扩散开来，导致整个网络系统出现故障。

1.2 节点组织以及自组织存在随机性

出现自发性情况的主要原因是由于构成无线传感器网络体系是规模宏大的传感器，在保障方面则缺乏规范系统化的制度。同时无法确保无线传感器网络的安全性以及稳定性，在节点组织以及自组织存在着随机性，且确定它们之间的的位置之前以及所存在的位置中无法进一步确定，因此导致在保护工作方面无法有效的实现。

1.3 能量具有限制性

节点布置安排之后，更替的开展会较为困难，同时如果无线传感器处于没电的情况下，则无法进行合理的充电。通常情况下，由于无线网络都是由极其耗能量的设备所形成的，对于无线网的作用无法长效的发挥出来，对网络通信的发展有着一定程度的影响，因此必须对相对较低的耗能设备进行重视，并予以改善。

1.4 通信中存在不可靠性

在通信中没有稳定的通道，且在路由方面会出现极高的延迟，无法保证网络通信中的安全问题，例如一些重要信息可能会被拦截并对其泄露，因此网络通信的安全性不够强，则不能够有效的保证信息安全的传输。

2 对无线传感器的安全技术造成破坏的因素

2.1 破撞攻击

在发包作用处于正常的节点中时，破坏方则会附带的将另一个数据包进行发送，使得破坏的数据由于出现数据的叠加无法有效的被分离开，从而严重的阻碍了正常情况下的网络通信，并且破坏了网络通信的安全性，即为碰撞攻击。建立监听系统则是最好的防卸方法，它是利用纠错系统来查找数据包的叠加状况，并及时的对其进行清除，从而确保数据安全的传输。

2.2 拥塞攻击

拥塞攻击指就是破换方对网络通信的频率进行深入的了解之后，通过通信频率附近的区域的得知，来发射相应的无线电波，从而进行一步对干扰予以加大。对于这种状况，则需要采用科学合理的预防方式，来将网络节点装换成另一个频率，才能进行正常的通信。

3 加强无线传感器网络安全技术的相关措施分析

3.1 密钥管理技术

通常在密钥的管理中，密钥从生成到完毕的这一过程所存在的不同问题在整个加密系统中是极其薄弱的一个环节，信息的泄漏问题尤为频繁。目前我国对密钥管理技术上最根本的管理是对称密钥机制的管理，其中包括非预共享的密钥模式、预共享密钥模式、概率性分配模式以及确定性分配模式。确定性分配模式为一个共享的密码钥匙，处于两个需要进行交换的数据节点间，且为一种非常确定的方式。而概率性分配则是将密码钥匙的共享得以实现，则要根据能够进行计算的合理概率，从而使得分配模式予以提出。

3.2 安全路由技术

路由技术的实施就是想节省无线传感器网络中的节点所拥有能量，并最大程度体现无线传感器网络系统。但由于传播的范围较大，因此在传输网络数据信息时常常不同程度的遭受攻击，例如DD路由中最根本的协议，一些恶意的消息通过泛洪攻击方式进行拦截及获取，并利用网络将类似虚拟IP地址、hello时间以及保持时间这样的HSRP信息的HSRP协议数据单元进行寄发的方式，来对正常情况下的传输实行阻碍，使得网络无法进行正常且顺利的通信流程。但通过HSRP协议和TESLA协议进行有效结合所形成的SPINS协议，则可以有效的缓解且减少信息泄露的情况的出现，同时进一步加强了对攻击进行预防的能力，从而保证无线传感器网络整体的系统具有安全性。

3.3 安全数据相融合

无线传感器网络就是通过丰富且复杂的数据所形成的一种网络，其中的相关数据会利用融合以及剔除，来对数据信息进行传送，因此在此過程中，必须谨慎仔细的对数据融合的安全性问题予以重视。同时数据融合节点的过程中，必须将数据具体的融合通过安全节点进行开展，并且在融合之后，将一些有效的数据通过供基站予以传送，才能进一步对监测的评价进行开展，从而保证融合的结果具有真实性以及安全性。

3.4 密码技术

针对无线传感器网络中的一些极其不安全的特性，可通过密码设置、科学化的密码技术，从而进一步保证网络通信能够安全的进行。同时通过加大密码中相关代码以及数据的长度，来大大降低信息泄露的情况，从而可以有效的保证通信数据的安全性。由于出现的密钥算法无法达到对称性，其中所具备的保护因素较大，并且拥有简单方便的密码设置，从而广泛、普遍的被人们运用到日常的生活中。而在应用不同的通信设备时，则需要将相应的密码技术进行使用。

4 结束语

无线传感器网络技术的先进以及便捷的特征，让其迅速的传播以及广泛的被人们运用，但其中所存在的一些安全性问题必须引起重视。对无线传感器网络造成影响的因素，需利用相关的技术及措施来保证网络的安全，例如安全数据融合、密码技术、密钥技术以及安全路由技术等，从而提升网络系统的安全性。

参考文献：

[1]李建中，李金宝，石胜飞.传感器网络及其数据管理的概念?问题与进展[J].软件学报，2003（14）：1717-1727.

[2]范永健，陈红，张晓莹.无线传感器网络数据隐私保护技术[J].计算机学报，2012（35）：1131-1146.

[3]裴庆祺，沈玉龙，马建峰.无线传感器网络安全技术综述[J].通信学报，2007（28）：113-122.

[4]凡高娟，王汝传，黄海平.基于容忍覆盖区域的无线传感器网络节点调度算法[J].电子学报，2011（39）：89-94.

无线传感器网络节能技术综述 第6篇

随着传感技术, 微机电 (MEMS) 技术, 无线网络技术的飞速发展, 无线传感器网络作为一项新兴的信息采集技术日益得到重视。由于无线传感器网络节点数量非常庞大, 且通常采用电池提供能量, 因此, 能量管理和节能已成为无线传感器网络的重要的支撑技术之一。

跟传统网络相比, 由于无线传感器网络能量受限, 为了有效节省能量延长网络生命期就有以下的考虑:首先, 为了节省能量, 无线传感器网络算法及协议设计应该尽可能简单, 以最少的能耗完成任务。由于传统网络协议及算法设计大都没有考虑能量受限的问题, 因此不适合直接应用。其次, 由于能量问题影响到了网络协议栈各个层次, 为了有效节能必须根据跨层设计的思想, 将网络作为一个整体来设计其节能方案。

2 无线传感器网络能耗分析

现有无线传感器网络节点主要由微处理器、电源、传感器、I/O接口、射频模块等部分组成。在实际运行过程中, 能耗主要来源于处理 (Processing) 、传感 (Sensing) 和无线传输 (Radio) 三个操作。处理的能量消耗主要是由于微处理器执行指令的能量消耗, 如ATMega128L微处理器每执行一条指令需要4nJ的能量, 而IntelPXA255微处理器在400MHz工作模式下每执行一条指令需要1.1nJ的能量。传感的能量消耗主要包括前端处理, A/D转换等操作, 其能量消耗根据传感器的种类不同而有所不同, 低能耗传感器包括:温度, 光强, 加速度传感器等;中等能耗传感器包括:声学, 磁场传感器等;高能耗传感器包括:图像, 视频传感器等。

无线传输能耗主要来源于无线模块在收发数据及空闲侦听时的能耗, 在运行过程中, 无线模块可能处于四种状态:发送、接收、空闲以及睡眠, 这四种状态下的能耗依次由高到低。

3 无线传感器网络节能技术相关研究

由于现有无线传感器网络的传感器主要以低能耗和中等能耗为主, 相对于节点处理和无线传输的能耗较低, 因此, 现有的节能技术主要包括针对数据处理与数据传输的节能技术两个方面, 如图1所示。

3.1 针对数据处理的节能技术

这方面的研究工作主要关注于节省处理器的能量消耗, 如早在1998年美国California大学的Berkeley电子研究实验室的Trevor Pering[1]等学者就提出了动态电压缩放技术 (DynamicVoltageScaling, DVS) , 这项技术的出发点是在大多数无线传感器结点上, 计算负载是随时间变化的, 因此并不需要微处理器在任何时刻都保持峰值性能。可以通过动态改变微处理器的工作电压和频率, 使其刚好满足当时的运行需求, 从而在性能和能耗之间取得平衡。

L.Benini[2]等学者则提出了动态电压管理 (Dynamic Power Management, DPM) 技术, 该技术的基本思想是尽可能使系统各部分运行在节能模式下。最常用的管理策略是关闭空闲模块, 在这种状态下, 无线传感器结点或部分将被关闭或者处于低功耗状态, 直到有感兴趣的事件发生, 这项技术是无线传感器网络中节能MAC协议设计的基础。

美国麻省理工大学的A.Sinha等学者[3]则提出了能量可扩展DSP算法设计的概念以进一步节省处理器能耗。基本思想是将传统DSP算法的执行操作按影响结果的显著程度进行排序, 将影响结果大的操作先执行, 这样就可以在能耗与结果精确程度之间寻求一个权衡。美国麻省理工大学的J.T.Ludwig等学者[4]则将这一概念用于滤波算法的设计, 发现大多数算法都可以转换为类似的能量可扩展DSP算法设计。

C.F.Chiasserini[5]等学者则提出了针对无线传感器网络的分布式数字处理器 (Distributed Digital Signal Processor, DDSP) 的概念, 其基本思想是将一个算法分解为多个子算法, 然后让不同的节点来执行不同的子算法, 然后, 将结果进行汇总并处理得到总的结果。这样的话, 可以使每个节点的执行负载比较均衡, 因此每个节点都可以有利用DVS等方法的空间来节省能耗。当然, 这是以增加节点间的通信开销为代价的, 因此, 需要寻求分解带来的能量节省与通信的能量开销之间的权衡。

这些技术都可以有效节省数据处理带来的能耗, 但由于无线传感器网络中, 能耗的主要部分在于无线传输, 因此, 其总的节能效果并不如考虑节省数据传输能耗的相关技术有效。

3.2 针对数据传输的节能技术

由于数据传输是能耗的主要部分, 关注于这方面的节能设计工作很多。另外, 由于能耗涉及到了网络通信的各个协议层, 现有研究工作既有关注于无线传输的节能技术, 关注于多址接入 (MAC) 的节能技术, 以及关注于网络路由的节能技术。其中, 节能MAC技术主要解决的问题是如何构造一个能量最优化的拓扑及如何调度各节点的睡眠以节能, 节能路由技术则是在拓扑构造好以后, 解决如何根据采集参数确定最优数据传输路由的问题, 而节能无线传输技术则是在路由确定后, 如何传输数据以最小化能耗的问题。根据对无线传感器网络能耗特点分析, 无线传输技术占据了能耗主要部分, 而无线传输技术又是其余技术的基础, 因此其性能的优劣根本性地影响到了整网的能耗。

3.2.1 节能无线传输技术

由前所述, 无线传输是节点能耗主要来源, 考虑节省无线传输时的能耗往往能获得很好的节能效果。而且, 传感器网络各项网络通信技术都涉及到了数据的无线传输, 使得无线传输技术成为了各项技术的基础, 也成为了影响整网能耗的根本。因此, 研究节能无线传输技术对无线传感器网络的实用化具有举足轻重的作用。但由于无线传输技术的研究涉及的内容较多, 研究的难度较大, 其现阶段的研究才刚刚起步, 系统性的工作见报道的较少。比较有代表性的包括下面的工作。美国FloridaAtlantic大学的Ed Callway学者[6]从无线通信的角度分析了现有短距离无线通信技术不适合于无线传感器网络的原因, 设计了一个码位调制的通信技术, 该技术具有低能耗、低实现复杂度的特点, 后来该技术被提交为IEEE802.15.4物理层设计的提案;美国斯坦福大学的B.Prabhakar[7], ElGamal[8]等学者以及南加州大学的YangYu[9]等学者从自适应调制技术的角度出发, 研究了节能无线传输的问题。先后三年在INFOCOM上发表了采用自适应调制技术在点到点, 一点对多点, “数据聚合树”通信模式中确保传输时延性能与节能的无线传输设计策略。

3.2.2 节能路由技术

由于节能在无线传感器网络中的核心地位, 其路由技术的研究就关注于根据传感器网络节点数目众多, 分布式操作, 数据冗余等特点设计具有节省能量特点的路由技术。无线传感器网络的路由技术按其网络结构和工作方式可以分为平面式的 (Flatrouting) 和层状式的 (Hierarchicalrouting) 。

(1) 平面式路由算法

对于平面式路由算法, 所有节点地位和功能都一样, 依靠节点间协作来共同完成数据采集。最简单的平面式路由算法是洪泛 (Flooding) 算法[10], 在该算法中, 每个接收到数据包的传感器节点将广播给邻居节点, 依次类推直到Sink接收到该数据包。这个方法实现起来非常简单, 但在实际应用中却存在重复数据包发送所造成的资源浪费过大的问题。事实上, 对无线传感器网络而言, Sink往往只对具有一定特性的数据感兴趣 (如某一个区域内的传感器数据) , 因此, 在设计路由协议时应该通过对数据特性及Sink的兴趣进行描述, 尽可能只传输必要数据。出于这一思想而设计的路由算法包括:SPIN, DirectedDiffusion, RumorRouting, GBR及CADR等。其中, SPIN和Directed Diffusion可以看作这类算法的代表, 其他算法可以看作是这两个算法的一个变体或推广。

(2) 层式路由算法

层状式路由算法的主要思想是通过分簇使得簇内相关性较强的数据可以在簇头聚合而减少需要发送给Sink的数据量, 从而节省能量消耗。在层状式路由算法中, 重点关心的问题包括簇头选取、簇划分以及信道共享等。这类算法中比较有代表性的算法包括LEACH, PEGASIS, TEEN等。

(3) 今后可能的研究方向

近年来, 无线传感器网络在很多需要端到端实时性, 可靠性要求的领域内得到应用, 路由算法作为数据传输的重要组成部分, 也必须考虑对端到端传输服务质量保证的问题。现已有一些初步工作开始考虑无线传感器网络上的QoS路由问题, 如Tian He等人根据控制理论思想提出的SPEED[11]协议就考虑了软实时性保证问题。

另一方面, 由于无线传感器网络与物理通信环境的耦合程度远高于其他网络, 而无线传感器网络的物理通信环境较为复杂, 且动态性较强。为了有效的节省能量, 保证传输的可靠性, 无线传感器网络的路由协议设计上应该考虑物理通信环境的特点, 如:射频传播不规则性, 多径衰落现象等。

3.2.3 节能多址接入技术

媒体多址 (MAC) 接入技术是无线传感器网络可靠通信的保证, 由于无线传感器网络的特点, 使得其上MAC协议设计与传统网络MAC协议设计有很大不同, 也带来了新挑战, 现已有大量工作关注于无线传感器网络MAC协议设计。

最大化网络生命期是无线传感器网络设计目标。因此, 其MAC协议设计应该以尽可能节省不必要能量浪费为目的。对于无线传感器网络, 能量浪费主要来源于下面几个方面: (1) 由于数据包冲突造成的能量浪费, 如多个节点向同一个节点传输数据造成数据包碰撞, 重传从而造成能量浪费; (2) 由于不必要侦听造成能量浪费, 比如一个节点侦听到不是自己的数据包所造成的能量浪费; (3) 无线模块长期处于空闲状态所造成能量浪费, 节点处于空闲状态的能耗可以和接收状态及发送状态的能耗比拟, 如果节点无线模块长期处于空闲状态就会造成大量能量浪费。 (4) 由于收发节点没有协调好所造成的不必要数据发送, 比如当发送端发送数据时, 接收端处于睡眠状态, 此时发送的数据会造成能量的浪费。根据无线传感器网络能量有限, 节点密度高, 环境动态变化快等特点, 一项好的MAC协议应该具备下面的特点: (1) 节省能量消耗, 延长网络生命; (2) 具有可扩展性, 即协议的设计应该具有分布式的特点适合于在大规模环境下使用; (3) 具有自适应能力, 能适应于网络规模、节点密度及拓扑等的动态变化, 能够有效处理节点死亡或新节点加入带来的问题。下面是一些典型无线传感器网络的节能MAC协议设计。

(1) S-MAC协议[12]

S-MAC协议是由W.Ye[12]等人设计的一种基于周期性睡眠侦听调度机制的MAC协议。通过周期性睡眠, S-MAC协议能有效减少无线模块处于侦听状态的能耗 (例如设置侦听占空比为10%, 即2秒中有200毫秒处于侦听状态) , 但同时引入一定时延开销。

(2) DMAC协议

G..Lu设计的DMAC[13]的协议, 主要目标为降低能耗获取低时延。DMAC协议可以被看作一个改进的时隙ALOHA协议, 根据节点在数据聚合树中的级别进行时隙的分配。

通过沿着数据传输路径分配时隙, DMAC协议能获得比传统基于睡眠侦听机制的MAC协议更好的时延性能。因此, DMAC协议很适合用于时延要求高的应用场景, 但DMAC协议需要全局同步的支持, 在实际应用中较难保证。

(3) CSMAC协议[14]

Bao Hua Li等人在文献[14]中考虑了无线传感器网络低数据率应用场景 (例如:1～100 kbit/s) 下的多址接入问题。在[14]中设计了一个结合CDMA与FDMA的CSMAC协议, 该协议的基本思想是为每个节点分配一个在邻居节点中唯一的接收频率, 为每一个有向边分配一个单独的PN序列, 使其与有公共顶点的相连边具有不同的PN序列。

当一个节点需要给邻居节点传输数据包时, 它将调整它的发送频率为该邻居节点的接收频率, 并采用对应链路的PN序列进行扩频传输。通过频率和PN序列的分配, 多址接入干扰 (Multiple Access Interference, MAI) 可以大为减小。经实验表明该协议能有效抑止MAI, 并在低数据率的应用中获得很好的节能及时延性能。

基于CSMA的MAC协议属于依赖于竞争方式的协议设计, 还有依赖于非竞争方式的协议, 如基于TDMA FDMA及CDMA的MAC协议设计。其主要目的均是尽可能减少能耗来源, 提高网络生命期。

4 小结

由于节能是无线传感器网络的核心问题, 根据无线传感器网络特点设计相关技术以降低能耗, 延长网络生命期已经成为了现有研究工作关注的重点。而有效的节省能量应该考虑多个协议层的联合优化, 近年来也有学者在这方面开展了一些初步的研究工作, 如美国斯坦福大学的Andrea J.Goldsmith等学者提出的一个集成路由/MAC/物理层的设计方案, 实验结果表明通过联合设计能获得很好的节能效果, 相信这也是今后的一个发展趋势。

摘要：文章分析了无线传感器网络能耗的主要来源, 结合国内外现阶段研究动态, 重点介绍了数据处理和数据传输方面的节能技术, 在数据传输方面分为无线传输、路由层和MAC层三个层次介绍, 最后指出了多个协议层联合优化的发展方向。

无线传感器网络关键技术分析 第7篇

1 无线传感器网络概述

1.1 无线传感器网络的定义

无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点(如图1所示),各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。无线传感器网络操作系统Tiny0S141的研制者,Jason H i l l博士把W S N定义为:Sensing+CPU+Radio=Thousands of potential application

1.2 无线传感器网络的特点

WSN与传统传感器和测控系统相比具有明显的优势。它采用点对点或点对多点的无线连接,大大减少了电缆成本,在传感器节点端即合并了模拟信号/数字信号转换、数字信号处理和网络通信功能,节点具有自检功能,系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减。无线传感器网络具有以下特点:

1)硬件资源有限。WSN节点采用嵌入式处理器和存储器,计算能力和存储能力十分有限。所以,需要解决如何在有限计算能力的条件下进行协作分布式信息处理的难题。

2)电源容量有限。为了测量真实世界的具体值,各个节点会密集地分布于待测区域内,每个节点都要储备可供长期使用的能量,或者自己从外汲取能量(太阳能)。

3)无中心。在无线传感器网络中,所有节点构成一个对等式网络,没有预先指定的中心,节点可以随时加入或离开网络,任何节点的故障不会影响整个网络的运行,具有很强的抗毁性。各节点通过分布式算法来相互协调,在无人值守的情况下,节点就能自动组织起一个测量网络。

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,节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为,节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。

5)多跳路由。WSN节点通信能力有限,覆盖范围只有几十到几百米,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。WSN中的多跳路由是由普通网络节点完成的。

6)动态拓扑。WSN是一个动态的网络,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,也可能由于工作的需要而被添加到网络中。这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化,因此网络应该具有动态拓扑组织功能。

7)节点数量众多,分布密集。WSN节点数量大、分布范围广,难于维护甚至不可维护。因此传感器网络的软、硬件要求有好的健壮性和容错性。

8)传输能力的有限性。无线传感器网络通过无线电波进行数据传输,省去了布线的烦恼,但是相对于有线网络,低带宽是它的缺陷。同时,还存在信号之间相互干扰,信号自身不断衰减的问题。

9)安全性的问题。无线信道、有限的能量,分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此,安全性在网络的设计中至关重要。

2 无线传感器网络关键技术分析

2.1 组网模式

在确定采用无线传感器网络技术进行应用系统设计后,首先面临的问题是采用何种组网模式,主要的组网模式有几下几种。

1)扁平组网模式。所有节点的角色相同,通过相互协作完成数据的交流和汇聚。

2)基于分簇的层次型组网模式。节点分为普通传感节点和用于数据汇聚的簇头节点,传感节点将数据先发送到簇头节点,然后由簇头节点汇聚到后台。

3)网状网(Mesh)模式。Mesh模式在传感器节点形成的网络上增加一层固定无线网络,用来收集传感节点数据,另一方面实现节点之间的信息通信,以及网内融合处理。

4)移动汇聚模式。移动汇聚模式是指使用移动终端收集目标区域的传感数据,并转发到后端服务器。移动汇聚可以提高网络的容量,但数据的传递延迟与移动汇聚节点的轨迹相关,如何控制移动终端轨迹和速率是该模式研究的重要内容。

2.2 拓扑控制

WSN技术中,拓扑控制的目的在于实现网络的连通的同时保证信息的能量高效、可靠的传输。目前主要的拓扑控制技术分为时间控制、空间控制和逻辑控制3种。时间控制通过控制每个节点睡眠、工作的占空比,节点间睡眠起始时间的调度,让节点交替工作,网络拓扑在有限的拓扑结构间切换;空间控制通过控制节点发送功率改变节点的连通区域,使网络呈现不同的连通形态,从而获得控制能耗、提高网络容量的效果;逻辑控制则是通过邻居表将不“理想的”节点排除在外,从而形成更稳固、可靠和强健的拓扑。

2.3 媒体访问控制和链路控制

媒体访问控制(MAC)和链路控制解决无线网络中普遍存在的冲突和丢失问题,根据网络中数据流状态控制临近节点,乃至网络中所有节点的信道访问方式和顺序,达到高效利用网络容量,减低能耗的目的。要实现拓扑控制中的时间和空间控制,WSN MAC层的运行效率直接反应整个网络的能量效率。

复杂环境的短距离无线射频,在其覆盖范围内的过渡临界区宽度与通信距离的比例,较长距离要大得多,更多链路将呈现复杂的不稳定特性,需要在MAC控制中更充分地考虑链路特性。同时,链路特征也是在数据转发和汇聚中需要考虑的重要因素。

2.4 路由、数据转发及跨层设计

WSN网络中的数据流向与Internet相反,在WSN网络中,终端设备是向网络提供信息因此,WSN网络层协议设计有自己的独特要求。由于在WSN网络中对能量效率的苛刻要求,研究人员通常利用MAC层的跨层服务信息来进行转发节点、数据流向的选择。另外,网络在任务发布过程中一般要将任务信息传送给所有的节点,因此设计能量高效的数据分发协议也是在网络层技术研究的重点。网络编码技术是提高网络数据转发效率的一项技术,在分布式存储网络架构中,一份数据往往有不同的代理对其感兴趣,网络编码技术通过有效减少网络中数据包的转发次数,来提高网络容量和效率。

2.5 Qo S保障和可靠性设计

Qo S保障和可靠性设计技术是传感器网络走向可用的关键技术之一。Qo S保障技术包括通信层控制和服务层控制。传感器网络大量的节点如果没有质量控制,将很难完成实时监测环境变化的任务。可靠性设计技术目的则是保证节点和网络在恶劣工作条件下长时间工作。节点计算和通信模块的失效直接导致节点脱离网络,而传感模块的失效则可能导致数据出现岐变,造成网络的误警。如何通过数据检测失效节点也是关键技术研究内容之一。

2.6 移动控制模型

随着WSN组织结构从固定模式向半移动乃至全移动转换,节点的移动控制模型变得越来越重要,当汇聚节点沿着网络边缘移动收集可以最大限度地提高网络生命周期。多种汇聚点移动策略,可根据每轮数据汇聚情况,估计下一轮能够最大延长网络生命期的汇聚点位置。针对事件发生频度自适应移动节点的位置,可使感知节点更多地聚集在使事件经常发生的地方,也可分担事件汇报任务,延长网络寿命。

3 总结

无线传感器网络被认为是影响人类未来生活的重要技术之一,就目前的技术水平来说,让无线传感器网正常运行并大量投入使用,虽然还面临着通信、成本、能量供应和网络结构等很多的问题。但毫无疑问的是无线传感器网络应用前景是非常诱人的,这一新兴技术给人们提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径,同时也给人们提出了很多新的技术上的挑战。

参考文献

[1]孙利民.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.

[2]李晓延.浅谈无线传感器网络[J].今日电子,2006(9):57-59.

无线传感网节能组网关键技术分析 第8篇

1 无线传感网的基本概念

无线传感网可视为多跳自组织的网络系统,其监测区域分布着大量的具备通信能力的传感器节点,连接方式为无线连接,通过节点实现与物理世界的交互与感知,将覆盖区域之内的监测对象的全部信息收集起来,经过初步的处理分析之后,发送至观察者。单个无线传感网系统,其传感器节点的数量成百上千,将采集而来的信息通过上一个节点发送至下一个节点,节点与节点之间产生信息汇聚的关系。无线传感网系统当中存在一个特殊的节点,即是“Sink”,其位置相对固定,主要负责信息的传输与上载,网络数据库以及Internet均是其信息上载的主要平台,进而实现资源的远程访问。无线传感网络基本结构和节点组成示意图见图1。

2 影响无线传感器网络能量效率的主要因素

2.1 MAC协议

MAC协议可具有分为2 种,分别是基于预分配机制的MAC协议与基于竞争机制MAC协议,采用哪种机制视具体应用而定。若网络数据传输比较频繁,建议采用基于预分配机制的MAC协议,如CDMA、TDMA等,可有效节约能量效率,原因在于基于竞争机制MAC协议需要发生多次交互关系,容易出现碰撞,导致网络能量消耗大增。假如网络数据传输比较稀疏,则建议采用基于竞争机制MAC协议,因为其出现碰撞的机率非常低,在不通信的情况下,传感器节点处于空闲状态,不会产生任何能量消耗。

2.2 路由协议

传感器节点的特征可概括为存储容量有限、能量有限、无线电发射距离有限。在确定无线传感网的路由算法之时需要兼顾上述3 点特征。在考虑能量效率的同时,也需要维持无线传感网的能量消耗平衡。一般情况下,不允许过于频繁地使用一条路径或者节点,即便其能量效率非常理想。该做法的主要目的在于避免相关路径或者节点的能量被过早地消耗殆尽,影响网络监测数据以及网络分割的完整性,进而出现网络失效的现象。

2.3 传感器硬件设计

无线传感网的传感器节点的工作范围基本上均是比较开放的频段,如433MHz、917MHz等。针对UHF频段而言,能量效率与天线效率可实现良好的匹配,在深亚微米技术的支持下,实现SOC(片上系统)。一般不采用能量消耗大的电路设计方法,如滤波器、CD/DC转换器等,也不采用超外差的接收方法,因为其基本上都是直接解调,不存在中频。感知部件是处于持续工作状态的,其余的部件则处于发射、接收、空闲3 个状态的不间断循环。传感器节点作为整个无线传感网能量效率的基础因子,其设计水平直接影响着后者的能量效率。传感器节点能量消耗情况见图2。

3 无线传感网节能组网关键技术

3.1 无线通信技术

现阶段,无线传感网并无固定的主流通信技术,部分的试验节点采用的均是较为纯粹的射频通信技术,包括CCI000、TRI000 等, 不存在附加性的MAC协议。IEEE802.15.4 技术能够高度契合无线传感网的设计要求,是其理想的主流通信技术选择,其主要优势在在于延时短、功耗低、规模大等方面,如今市面上已经有相对成熟的802.15.4 通信芯片。

除了IEEE802.15.4 技术之外,超宽带技术(UWB)同样是无线传感网节能组网的关键无线通信技术,其信道的敏感性好,基本上不会出现衰落的问题,并且信号功率谱的密度也比较低,系统更加简洁,定位精度可达到厘米的水准。如今,超宽带技术的技术方案主要可分为两种:一是DS-CDMA单频带方案,二是OFDM多频带方案,对于哪种方案更适合无线传感网节能组网目前业内尚无定论,仍有待研究。

3.2 介质访问控制技术

无线传感网数据链路层介质访问控制子层的关键任务是对共享信道的接入实现有效的控制,因为无线传感网的节点规模比较大,并且密集程度高,对节点能量造成了诸多的限制,所以实现无线传感网节能组网必须要注重介质访问控制技术。传统的MAC协议的设计目标仅是完成吞吐率的最大化以及时延的最小化,局限性非常突出。无线传感网组网的主要目标是节约能耗,而直接影响节点功耗的部件则是射频模块。

根据节能组网的需求,无线传感网的MAC协议在常规情况下采用的均是“休眠/ 侦听”交互的信道机制,当节点处于空闲状态之时,可自行切换至休眠状态,降低空闲侦听的频率,继而减少能源消耗。现阶段,无线信道的访问方式可分为3 种,分别是:1立足于竞争机制,确保节点对于信道使用的随机性与独立性,尽量规避其余节点的影响;2采用TDMA方式,将具备独立与固定双重特性的信道分配到各个节点之上;3采用FDMA方式,实现信道分配的强制性,避免出现信道冲突,可延长网络的服务时间,对时延与吞吐率实现深层次的优化。

3.3 数据融合技术

采集返回传感器节点特定区域内的信息是无线传感网的核心功能,部分能量受到限制的节点均被部署在需检测的区域。如此一来,若某个区域的覆盖度比较大,则会出现邻近节点信息相似而冗余的弊端,再加上节点单独传输数据的形式会对通信带宽造成严重的浪费,过多地消耗网络节点的能量,导致无线传感网的生存时间被一再压缩。鉴于此,针对能量受到限制的无线传感网而言,需要采取数据融合技术来处理相似而冗余的信息,降低Sink节点的数据接收量,进而提高数据信息的采集效率。

针对无线传感网的任何一个协议层次,数据融合技术均可实现完美的结合。对于应用层设计而言,建议采用分布式的数据库技术,筛选数据,并将其分门别类,进而降低最终数据量。而在网络层当中,则建议采用路由技术结合数据融合技术的模式,对数据包的数量进行合理的削减,MAC层也是一样,在数据融合技术的支持下,降低数据信息的头部开销量。但鉴于数据融合技术会影响到无线传感网的算法鲁棒性,因此在实际的组网过程当中,必须要明确协议层次的侧重点。

4 结语

无线传感网节能组网的关键技术比较复杂,相关从业人员需要在明确影响无线传感器网络能量效率的主要因素的基础之上,采取合适的组网技术,与无线传感网的实际情况紧密结合,以期全面降低无线传感网的能源消耗,提高信道资源与数据信息的利用效率。

摘要：本文立足于无线传感网的基本概念,以影响无线传感器网络能量效率的主要因素为切入点,包括MAC协议、路由协议、传感器硬件设计方面,并据此简要分析了无线传感网节能组网的关键技术,涵盖无线通信技术、介质访问控制技术、数据融合技术方面的内容,以供参考指正。

无线传感网络节点定位技术的研究 第9篇

关键词：无线传感网络,定位算法,连通性

1 前言

微电子、计算技术及无线通信等技术的快速发展, 在一定程度上推动了低功耗多功能传感器的研究进展, 传感器在微小体积内集成了信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。

无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成, 通过综合传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术, 形成具有感知能力、计算能力和通信能力的一个多跳的自组织的网络系统, 传感器节点中集成有传感器、数据处理单元和通信模块, 通过节点中内置的类型多样的传感器能够测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波等信号, 实现数据的采集量化、处理和传输应用。协作地实时地感知、采集和处理网络分布区域内的各种对象信息, 实现物理世界、计算世界以及人类社会的连通。

无线传感器网络技术的发展备受关注, 是当前计算机领域的研究热点。它综合了传感器技术、信息处理技术和网络通信技术, 是信息技术中的一个新的领域。在军事国防、城市管理、环境监测、危险区域远程控制等众多领域都具有广泛地应用前景, 被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。

2 无线传感网络技术的发展

早在上世纪70年代, 就出现将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成的传感器网络雏形, 这就是第一代传感器网络。随着计算机网络相关技术的不断发展, 通过与传感控制器的相联, 组成了具有信息获取、综合和处理能力的传感器网络, 这是第二代传感器网络。上世纪末以来, 采用无线技术连接的大量多功能智能化传感器开始在各行业被广泛应用。

在无线传感器网络技术的研究初期, Internet技术加上Ad-hoc路由机制是传感器网络的主流设计, 遵循“端到端”思想, 强调与功能相关的处理都放在网络端系统, 但由于技术所限, 这并不是一种合理的选择。一些协议和算法未必适合传感器网络的特点和应用的要求, 在密集性的传感器网络中, 相邻节点间的距离非常短, 低功耗的多跳通信模式节省功耗, 增加了通信隐蔽性, 避免了长距离的无线通信易受外界噪声干扰的影响。这些独特要求与制约因素为传感器网络的研究提出了新的方向。

美国等发达国家高度重视无线传感器网络技术的发展, IEEE正努力推进无线传感器网络的应用及发展, 美国《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时, 将无线传感器网络列为未来新兴技术的第一项。

这对于中国是一个难得的发展机遇, 无线传感器网络目前已成为中国科技领域中少数位于世界前列的方向之一, 目前已把无线传感器网络的发展提高到了国家战略高度, 将其列入《国家中长期科学与技术发展规划纲要 (2006-2020) 》等重大专项研究之中。

3 无线传感网络定位技术

无线传感网络定位技术根据数据采集和数据处理方式的不同可分为三类, 在数据采集方式上, 需要采集的信息大致包括距离、角度、时间或周围锚节点等信息。在信息处理方式上, 不论是自身处理还是上传至其他处理器处理, 都将数据转换为坐标来实现定位功能。

3.1 测距和非测距定位技术

测距定位是对距离进行直接测量, 非测距定位依靠网络连通度实现定位, 测距定位精度一般高于非测距定位, 测距定位对节点本身硬件要求较高, 因其自身的局限性, 在某些特定场合, 如在一个规模较大且锚节点稀疏的网络中, 待定位节点无法与足够多的锚节点进行直接通信测距, 普通测距方法定位难度较大, 这需用非测距的方式来估计节点间距离。

3.2 单跳和多跳定位技术

单跳存在可测量范围过小的问题, 多跳的应用相对广泛, 当测量范围较广导致两个节点无法直接通信的情况时, 需采用多跳通信定位技术。

3.3 分布式和集中式定位技术

以监测和控制为目的定位技术因其数据要在数据中心汇总和处理, 大多使用集中式定位, 这种方式精度较高, 但通信量相对较大。分布式定位是传感器节点采集周围节点信息后, 在后台执行定位算法, 可有效降低网络通信量, 但受节点能量、计算能力以及存储能力所限, 算法复杂难以在实际平台中实现。

4 无线传感网络节点定位算法分析

无线传感网络节点定位算法分为基于测距技术的定位算法和无需测距的定位算法。基于距离的方法使用TOA、TDOA、AOA、RSSI等方法获得节点之间的距离或角度信息, 进而使用三边测量、三角测量去估计节点位置。基于距离的定位算法虽能实现相对精确的定位功能, 但由于受到成本、功耗和硬件的限制, 某些应用无法使用, 而粗精度定位可以满足大多数无线传感器网络的应用。

质心、凸规划、DV-Hop、MDS-MAP和APIT是比较流行的无需测距定位算法, 它们所研究的网络模型都是由锚节点和未知节点组成的异构网络, 无需任何基础设施。DLE方法是近年来提出的一种分布式的无需测距定位算法, 由ER算法和优化算法两部分构成。DLE方法中锚节点广播信标帧, 只有当未知节点收到信标帧才认为自身处于该锚节点的通信范围内。若收到多个不同锚节点的信标帧, 该节点就处于这些锚节点通信范围重叠区域。ER算法将这些重叠区域转换成易计算的四条边与X轴或者Y轴平行的估计矩形, 未知节点将估计矩形的中心作为自身坐标。DLE方法存在两个不足, 一个是锚节点密度低导致定位精度低和定位覆盖率低, 只有较少未知节点能够通过DLE定位方法计算出自身坐标。另一个是优化算法的复杂性。优化算法需分多种情况重新计算估计矩形, 虽然定位精度提高了, 但在一定程度上增加了算法复杂度, 不适合运算能力较差的普通传感器节点。

5 结束语

无线传感网络节点定位研究已广泛开展并取得了许多研究成果, 但还存在一些未被解决或未被发现的问题, 最关键的是无线传感网络节点的能耗, 任何定位算法都应该在精度和能量消耗上选取一个较为合适的处理方式。

随着无线传感网络技术的发展, 未来在空间探索、信息家电及智能家居等方面将有着广泛应用前景, 无线传感网络节点也将会更加趋于集成化、微型化和智能化, 为经济与社会发展提供重要科技支撑。

参考文献

[1]周正.无线传感器网络的节点自定位技术[J].中兴通讯技术.2005.8.[1]周正.无线传感器网络的节点自定位技术[J].中兴通讯技术.2005.8.

[2]孙利民, 李建中等.无线传感器网络[M].清华大学出版社.2008.5.[2]孙利民, 李建中等.无线传感器网络[M].清华大学出版社.2008.5.

理智部署无线传感网 第10篇

宾夕法尼亚州的一家电力公司想在自己的服务区域积极参与智能电网,覆盖他们的160万个客户,但这家电力公司很快认识到,部署传感器和通信设备需要相当高的成本。其高级顾问John Ahr说: “我们需要从远程仪表及其他设备收集数据,并且将收集来的数据与客户共享,以便客户能够在电力使用方面作出更明智的决策。但是我们又希望能减少投资,最好能继续使用原有系统。”

后来,该电力公司不得不求助于西弗吉尼亚州的奥古斯塔公司,这家公司最擅长利用客户的现有技术,整合从不同传感器网络系统获得的数据,从而降低成本。以这家电力公司为例,奥古斯塔公司的EdgeFrontier中间件和网络设备是整个项目的核心,通过一个智能电力系统通信及控制网络,把变压器监测仪、电力线传感器、电路交换机、电力感测设备、信息技术系统和互联网连接起来。

John Ahr说: “经过改造后,不但客户拥有了更多的信息,更了解自己的使用习惯和用电情况了,我们也能直接从客户处收集断电信息,帮助系统做出更快速、更合理的响应。另外,我们收集的有关温度和负载容量的变压器设备数据也极其重要。”

WSN为企业

节省开支

这个电力公司的案例表明了无线传感器网络(WSN)正在发挥更大的价值。据英国剑桥IDTechEx公司发布的《2009年至2019年无线传感器网络》报告称,到2019年,无线传感器网络将成长为产值近17.5亿美元的市场。

WSN由空间分布式自主设备组成,利用相互协作的传感器来监测物理或环境情况,如不同地方的温度、声音、震动、压力、运动或污染物。传感器网络中的每个节点通常配备无线电收发器或其他无线通信设备、小型微控制器和能量来源(通常是电池)。传感器节点大小不一,大的如同鞋盒,小的如同尘埃。

即便在当前经济不景气的形势下,很多公司也发现没有办法缩减对WSN的投资。Millennial Net公司市场营销副总裁Mark O’Hearne说: “领先的企业觉得正好可以趁这次经济衰退,减少运营中的浪费现象,以便衰退期间节省开支。如今,很多公司面临成本和环境方面的压力,于是积极评估及控制能耗。WSN非常适合翻新现有的建筑物和工业环境,达到节能减排的目的,为了确保投资回报,制定绩效指标很重要。之所以用户通常选择部署无线网络,是由于它安装起来干扰较小、成本较低,而且切切实实能带来有用的数据信息。” 一些公司表示,投入WSN后会得到可观的投资回报,因为它们收集及分析的数据通常有助于节省能耗、资源、人力和设备等方面的费用。

无线传感器网络为监测行业开辟了新天地,它们让企业能够实现业务转型。与传统有线网络相比,WSN能将计算功能进一步分发至传感器。因而,它有可能在更接近数据源的地方,将过滤及更有效地管理数据的方案分发至传感器,同时保持连接性、可视性以及与企业IT系统紧密配合。

这里有一个例子,充分说明WSN为用户带来的管理优势。Dust Networks公司的一个用户以前采用人工方式收集来自图表记录器的数据,该图表记录器与一批冷藏箱中的传感器探头相连接,训练有素的技术人员定期巡视仓库车间,检查每个图表记录器上的纸张记录。要是技术人员发现冷藏箱的温度超过正常范围,就只好扔掉贮藏的生物标本,并将损失情况告知客户。

后来,该客户在其中四个生物标本储藏室中采用了Dust Networks公司的SmartMesh IA-510和WirelessHART WSN解决方案,实现了数据监测及收集的自动化。每个传感器节点通过安装在冷藏箱里面的探头来测量温度,并通过无线射频网状网将数据发送到与以太网相连接的基站。这个新系统让技术人员可以远程查看实时数据,并汇集以往的传感器数据,用于生成客户报告。采用WSN方案后,把因温度过高导致标本失效的损失降到了最低。

明智的公司以眼下这次经济衰退为契机,在流程管理基础设施方面进行重大投入。由于提高了效率,因而获得了可观的近期回报。随着企业形势好转,工厂设备利用率回到正常水平,从长远来看效益会日益明显。

智慧部署WSN

WSN有众多不同的应用领域。企业运用WSN的最主要目的之一是为了获得“运营信息”,将智能化低成本的传感器硬件、无线通信和互联网结合起来,共同管理公司运营。这些即时信息能够改善后勤、紧缩库存、诊断问题及采取补救措施。

不过在部署之前,企业CIO要问一下自己: “如何有效地收集及处理众多数据,根据这些数据下一步需要采取什么措施。”数据要发挥作用,就得触发响应装置。比如出现边界入侵事件时,摄像头会自动开启; 农田里的温度达到一定值后,喷水装置会关掉; 超市冷冻箱的温度变得太高后,里面的警报器会发出警报。更智能的是,冷冻箱每隔五分钟会向后台电脑发送温度数据,如果冷冻箱温度过高,电脑上的警报器就会发出警报。如果监测频率还需要更高,那么电脑每隔一分钟就收集所有最低和最高温度,存储数据,检测异常情况,然后把统计数据绘成图表,由此确定冷冻箱最节能的设置。现在,超市连锁店可通过MSN把数据上传到总部,用于全面的商店运营管理和比较。

功耗又是另外一个问题,这涉及到日常维护成本: 传感器隔多久需要更换、电池能用电多久等,功耗太高会影响WSN的推广。荷兰的GreenPeak公司提供的基于射频(RF)的传感器网络技术,设计时很注意低能耗(2.4 GHz),让传感器靠一节小小的手表电池就能使用,寿命甚至比传感器本身还长(长短取决于传感器类型和使用模式),或者靠能源采集设备,那样根本就不需要电池。这使得传感器几乎不需要维护,减少了WSN的运营成本。

基础设施和网络管理的成本是无线传感器网络面临的又一个问题。不过专业的无线技术公司在设备的稳定性、覆盖范围和能源管理方面做出了很多努力,这方面的情况在显著改善。

可定制化也是部署WSN时需考虑的问题。例如为环境监测而开发的某解决方案中,至少有四个传感器可连接到一个eKo节点(系统中的某管理节点)上。一旦针对客户具体的监测要求进行了定制,eKo节点就能组成无线传感器网络。带标准天线的基站可充当收集点,接收部署的eKo节点发过来的数据,然后,现场数据传送到即插即用的eKo网关。这种独立式、嵌入式的Web服务器设备基于Linux操作系统,网关预先装有eKoView,这种安全的Web界面可用于查看实时数据、运行报告及设置警报。

浅析无线传感网络技术与发展趋势 第11篇

关键词：无线网络传感技术,发展,应用

0 引言

无线网络传感技术给人们的生活创造了很多的乐趣, 也为信息的有效、及时的传递起到一定的促进作用, 人们越来越依赖无线传感网络技术为其生活带来的舒适和方便, 无线网络传感技术越来越受到社会各界的广泛关注, 下文主要讲述了无线传感网络技术的概念、无线传感网络技术的发展现状以及无线传感网络技术的应用和发展。

1 无线传感网络技术的概念

1.1 无线传感网络技术是最近一种新型的网络技术, 而且它一出现, 就受到了世界各个国家的广泛关注和赞誉, 无线传感网络技术是集多项科学技术于一身, 多种高难度的知识相互交叉产生的具有高科技的、比较热门的、前沿的技术。

1.2 无线传感网络技术集中了嵌入式计算、无线通信技术、传感器、现代网络和分散式的信息处理等高科技, 实现了人们无论在何时何地都能够接收到来自网络的比较真实可靠的大量的信息的愿望, 无线传感网络技术真正体现了信息“无处不在”的理念。

1.3 无线传感网络在产生之初就以一种势不可挡的气势横扫世界的各个领域, 无线传感网络的发展前景备受世人的关注, 其应用和发展必定给人们的工作和生活带来极大的影响, 它的辉煌应用成就了它的无双的地位, 无线传感网络技术应用于军事领域, 成为军事领域比较关键的高科技技术, 但是无线网络不仅应用在军事领域, 它对世界各个领域的影响也是不可小觑的。

2 无线传感网络技术的发展现状

2.1 无线传感网络技术很受大众的喜欢与它的高科技的发展是分不开的, 而且许多国家也很重视它的发展, 世界各国的工业界、高科技界和学术界对无线传感网络的发展展开了猛烈的攻势, 希望可以通过靠科技技术的结合实现无线传感网络技术的进步, 许多国家还将无线传感网络技术列入国家的重点研究技术, 而且一些周刊和杂志对无线网络的评价也很高, 认为无线传感网络技术是未来引领世界计算机进步的主要技术。

2.2 无线传感网络技术在我国的发展还很缓慢, 这主要是由于无线传感网络技术在我国出现的时间比较晚, 无线传感网络技术在我国的研究方案中还处在初级阶段, 与西方一些发达国家相比, 存在严重的滞后性, 我国在无线传感网络技术上的研究主要局限在仿真计算和网络协议等, 在人们的生活和军事中的应用还很少, 而且无线网络现在已经可以用来作环境监测, 我国却没有将无线传感网络技术应用到实处。

2.3 目前, 中国的未来技术研究方向中有几项是专门针对无线传感网络技术进行直接论述的, 而且在一些重大会议的决策里面, 也将无线传感网络技术列为三大前沿信息技术, 无线传感网络技术中的自发组织网络技术和智能感知技术都成为中国重点信息技术研究, 无线传感网络技术在我国如此重视的情况下一定会有所成就, 无线传感网络技术也成为社会信息技术发展的必然, 在我国, 信息技术领域广泛地被应用已经成为不争的事实, 对人们的生活、工作和社会的发展带来很深刻的影响。

3 无线传感网络技术的应用发展

3.1 无线传感网络技术在环境监测方面的应用和发展现代社会, 人类的生活水平在逐渐的提高, 人们对于环境的探讨也越来越重视, 环境方面的应用科学也越来越多, 传统的环境探索的模式已经不能满足人们对环境探索强烈的欲望, 而且关于环境的采集数据的难度也越来越大。无线传感网络技术的出现及时地解决了环境探索方面的难关, 无线传感网络技术对户外的野生动物的跟踪、发现和保护做出了巨大的贡献, 通过无线传感网络技术, 人们能够对各种野生动物的生存成长环境做监测, 比如说动物生存环境的气象、洪涝灾害、地球的物理环境、环境的污染状况、大气的监测等等, 根据监测的结果采取必要的保护措施和改善措施。

3.2 无线传感网络技术在军事领域的应用和发展无线传感网络技术起于军事领域, 无线传感网络技术在军事上的应用是它能够在国家的边疆上站岗放哨做警卫, 将无线传感网络器安置在国家的边疆防线上, 士兵可以直接通过无线传感网络技术对国家边疆进行防御, 接受来自不同方向的信息并及时果断地做出相应的措施。无线传感器在军事上的另外一个应用就是可以对目标进行定位, 以及时地防范敌军的可能的侵袭和进攻, 还可以通过无线传感技术对无人驾驶的车辆进行摆布, 战争结束后, 无线传感网络还能对战场的破坏性和环境污染程度进行监测并且评估。

3.3 无线传感网络技术在家庭生活中的应用和发展无线传感网络技术最贴近人的生活的应用就是在家庭生活中的应用, 无线传感网络器可以为人民的生活提供很多方便, 并且能够使人们的生活环境更舒适, 无线传感网络技术为人们的生活提供比较人性化智能家居, 比如说像冰箱、真空吸尘器、录像机和微波炉等, 这样用户就可以在远处遥控这些家用产品, 而且还能通过无线传感技术在家里的主要房间安装监测器, 以便随时控制家里的安全。

3.4 无线传感网络技术在医疗卫生行业的应用和发展无线传感网络技术在健康护理人的方面的应用主要是用来对患者和医生的行为进行监测, 人的身体里面有很多我们并不知道的生理和心理数据, 将无线传感网络技术安装在病人的身上就可以随时观察病人的病情, 并得到及时的救治, 无线网络传感技术在不久的将来会更加的方便, 用途也会更加的多, 还能实现医疗的远程遥控。

4 结束语

我国为无线传感网络技术的研究提供了很大的便利和广阔的平台, 可见无线传感网络技术的重要性, 无线传感网络技术的发展必将带动新一代信息技术的创新和进步, 为人类的生活做出巨大的贡献。

参考文献

[1]李建中, 李金宝, 石胜飞.传感器网络及其数据管理的概念、问题与进步[J].软件学报, 2003 (10) .

[2]柯欣, 孙利民.无线传感网络的MAC协议研究[J].计算机科学, 2004 (9) .

[3]鲁宁.基于Zig Bee的井下无线传感网络系统设计.科技资讯, 2010 (31) .