無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文(2)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文篇二
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究
摘要： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型的無基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)，具有與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同的特點(diǎn)，且與應(yīng)用高度相關(guān)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的安全機(jī)制不能有效應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，需要建立信任管理模型來保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和建立信任管理模型需要考慮的關(guān)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(jié)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信任管理的研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展方向。
一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信任管理研究的關(guān)鍵問題
由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力、存儲(chǔ)容量和電池能量等方面受限，對(duì)信任管理模型的研究提出了更高的挑戰(zhàn)。將信任管理應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，需要綜合考慮以下幾個(gè)問題:
1.如何對(duì)信任管理相關(guān)算法進(jìn)行優(yōu)化，以減少其所需的各種計(jì)算、存儲(chǔ)和通信資源。這樣才能將信任管理更快更好的應(yīng)用在資源受限的傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
2.如何在信任評(píng)估中提高模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的適應(yīng)能力。由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、被敵方控制等原因，使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?jīng)常變化，這樣很難對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的行為進(jìn)行持續(xù)觀察，從而導(dǎo)致對(duì)該節(jié)點(diǎn)的采集的信任評(píng)估數(shù)據(jù)不完整、不連續(xù)，以至影響信任評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。
3.如何提高信任管理對(duì)信任欺騙行為的識(shí)別能力，增強(qiáng)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(jī)密性、完整性，從而得到真實(shí)的信任評(píng)估結(jié)果。
二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，部署時(shí)只能采用隨機(jī)投放的方式，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先確定;在任意時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)間通過無線信道連接，采用多跳(mult i2hop)、對(duì)等(peer topeer)通信方式，自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);傳感器節(jié)點(diǎn)間具有很強(qiáng)的協(xié)同能力，通過局部的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換來完成全局任務(wù)。由大量的功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點(diǎn)、接收發(fā)送器(sink)、Internet或通信衛(wèi)星、任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)等部分組成的一個(gè)多跳的無線網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)散布在指定的感知區(qū)域內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以收集數(shù)據(jù)，并通過多跳路由方式把數(shù)據(jù)傳送到Sink。Sink也可以用同樣的方式將信息發(fā)送給各節(jié)點(diǎn)。
三、WSN的其它研究熱點(diǎn)
1.系統(tǒng)定位?？紤]到大多數(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景,獲得傳感器的絕對(duì)或相對(duì)位置是十分重要的。但是坦言之,獲得詳細(xì)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(jié)合的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定位。作為軍事上的應(yīng)用則可以結(jié)合我國的北斗雙星定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確定位與追蹤。
2.時(shí)間同步。在基于TDMA方式的通訊和時(shí)間相關(guān)的監(jiān)測(cè)任務(wù)中,工作節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘需要保持同步。然而只有整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存在大量可利用的時(shí)標(biāo)情況下,在龐大的網(wǎng)絡(luò)中維持一個(gè)全局性的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)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(jié)點(diǎn)維護(hù)自身的時(shí)鐘。WSN時(shí)間同步方案應(yīng)該在系統(tǒng)中建立一個(gè)本地時(shí)鐘與其它時(shí)鐘相關(guān)的偏移參數(shù)表,在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中利用這些參數(shù)進(jìn)行本地與遠(yuǎn)地時(shí)間比較。事實(shí)上時(shí)間參數(shù)變換可以封裝進(jìn)數(shù)據(jù)包,即節(jié)點(diǎn)能夠在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)過程中持續(xù)進(jìn)行時(shí)間變換以保證每一跳中能與本地時(shí)鐘一致。然而要在WSN中實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步仍是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn),有待于進(jìn)一步深入的研究工作。
3.容錯(cuò)性。由于周圍物理環(huán)境或其自身能量耗盡傳感器就會(huì)失效,對(duì)于替換傳感器可能性不大的情況下,整個(gè)WSN必須能夠在其應(yīng)用過程中及時(shí)屏蔽掉發(fā)生故障的傳感器。容錯(cuò)過程可以在數(shù)據(jù)替換中實(shí)現(xiàn)(例如SPIN協(xié)議),但該過程要消耗能量。因此出現(xiàn)數(shù)據(jù)替換和能量利用矛盾的沖突,故衡量替換與功耗的優(yōu)先權(quán)在于實(shí)際應(yīng)用情況。
四、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可探測(cè)包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使它可以應(yīng)用到軍事、航空、反恐、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。
1.環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響，監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，來監(jiān)測(cè)農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。
2.醫(yī)療護(hù)理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護(hù)理領(lǐng)域也可以大展身手。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理。而且還可以減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。
3.軍事領(lǐng)域由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。
由于傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門新興技術(shù),國內(nèi)與國際水平的差距并不很大,及時(shí)開展這項(xiàng)對(duì)人類未來生活影響深遠(yuǎn)的前沿科技的研究,對(duì)整個(gè)國家的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)都有重大的戰(zhàn)略意義,伴隨著能耗等關(guān)鍵問題的解決,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必將廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、民用等眾多領(lǐng)域。
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