無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)論文(2)
無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)論文篇二
無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)研究
摘要： 無線傳感器網(wǎng)絡是一種新型的無基礎設施的無線網(wǎng)絡，具有與傳統(tǒng)網(wǎng)絡不同的特點，且與應用高度相關。傳統(tǒng)網(wǎng)絡中的安全機制不能有效應用于無線傳感器網(wǎng)絡，需要建立信任管理模型來保證網(wǎng)絡的安全性。本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)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(jié)了無線傳感器網(wǎng)絡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)絡信任管理研究的關鍵問題
由于無線傳感器網(wǎng)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(zhàn)。將信任管理應用到無線傳感器網(wǎng)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(yōu)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(wǎng)絡中。
2.如何在信任評估中提高模型對網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化的適應能力。由于節(jié)點的移動、被敵方控制等原因，使得網(wǎng)絡拓撲經(jīng)常變化，這樣很難對移動節(jié)點的行為進行持續(xù)觀察，從而導致對該節(jié)點的采集的信任評估數(shù)據(jù)不完整、不連續(xù)，以至影響信任評估結(jié)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(jié)果。
二、無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)概述
無線傳感器網(wǎng)絡是由大量的密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點構(gòu)成的一種網(wǎng)絡應用系統(tǒng)。由于傳感器節(jié)點數(shù)量眾多，部署時只能采用隨機投放的方式，傳感器節(jié)點的位置不能預先確定;在任意時刻，節(jié)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(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu);傳感器節(jié)點間具有很強的協(xié)同能力，通過局部的數(shù)據(jù)采集、預處理以及節(jié)點間的數(shù)據(jù)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(jié)點、接收發(fā)送器(sink)、Internet或通信衛(wèi)星、任務管理節(jié)點等部分組成的一個多跳的無線網(wǎng)絡。傳感器節(jié)點散布在指定的感知區(qū)域內(nèi)，每個節(jié)點都可以收集數(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。
三、WSN的其它研究熱點
1.系統(tǒng)定位?？紤]到大多數(shù)的傳感器網(wǎng)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(jié)合的技術(shù)可以實現(xiàn)系統(tǒng)定位。作為軍事上的應用則可以結(jié)合我國的北斗雙星定位系統(tǒng)實現(xiàn)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(jiān)測任務中,工作節(jié)點的時鐘需要保持同步。然而只有整個網(wǎng)絡內(nèi)存在大量可利用的時標情況下,在龐大的網(wǎng)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(jié)點維護自身的時鐘。WSN時間同步方案應該在系統(tǒng)中建立一個本地時鐘與其它時鐘相關的偏移參數(shù)表,在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中利用這些參數(shù)進行本地與遠地時間比較。事實上時間參數(shù)變換可以封裝進數(shù)據(jù)包,即節(jié)點能夠在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)過程中持續(xù)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(xiàn)高精度的時間同步仍是一個技術(shù)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(huán)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(fā)生故障的傳感器。容錯過程可以在數(shù)據(jù)替換中實現(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)在于實際應用情況。
四、無線傳感器網(wǎng)絡的應用
無線傳感器網(wǎng)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(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)絡使它可以應用到軍事、航空、反恐、防爆、救災、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領域。
1.環(huán)境的監(jiān)測和保護無線傳感器網(wǎng)絡的出現(xiàn)為隨機性的研究數(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)絡還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應用在精細農(nóng)業(yè)中，來監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。
2.醫(yī)療護理無線傳感器網(wǎng)絡在醫(yī)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(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。
由于傳感器網(wǎng)絡是一門新興技術(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(jīng)濟都有重大的戰(zhàn)略意義,伴隨著能耗等關鍵問題的解決,無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)必將廣泛應用于軍事、工業(yè)、民用等眾多領域。
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