无线传感器网络关键技术及特.ppt

传感器网络关键技术（1）拓扑控制n拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。n拓扑控制是指在满足区域覆盖度和网络联通度的条件下，通过节点发射功率的控制和网络关键节点的选择，删掉不必要的链路，生成一个高效的网络拓扑结构，以提高整个网络的工作效率，延长网络的生命周期。n拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。n拓扑控制可以分为节点功率控制和层次型拓扑结构。n功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，减少节点的发送功率，均衡节点单跳可达的邻居数目；n层次型的拓扑控制利用分簇机制，让一些节点作为簇头节点，由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网，其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块，进入休眠状态以节省能量。n启发式的节点唤醒和休眠机制。（2）时间同步n时间同步是需要协同工作的无线传感器网络系统的一个关键机制。n不同晶体的振荡频率不完全相同，随着时间的推移，时间会出现偏差。n特定的应用中，传感器节点需要彼此合作才能完成任务，需要实现时间同步。（3）定位技术n位置信息是传感器节点采集数据中不可缺少的部分，没有位置信息的监测消息通常毫无意义。n无线传感器网络定位通常会使用三边测量法、三角测量法或极大似然估计法确定节点位置。根据定位过程中是否实际测量节点间的距离或角度，把无线传感器网络中的定位分类为基于距离的定位和与距离无关的定位。（4）网络安全nWSN安全问题是信息机密性、数据产生的可靠性、数据融合的高效性以及数据传输的安全性。n安全机制：机密性、点到点的消息认证、完整性鉴别、新鲜性、认证广播和安全管理。水印技术n由于节点处理能力、计算能力的限制，安全性与普通网络有很大区别，也是无线传感器网络安全的主要挑战；n另外，无线传感器网络任务的协作特性和路由的局部特性使节点之间存在安全耦合，单个节点的安全泄漏必然威胁网络的安全，所以在考虑安全算法的时候要尽量减小这种耦合性。（5）数据融合n数据融合技术可利用节点的本地计算和存储能力、数据处理融合能力，去除冗余信息，从而达到节省能量的目的，提高信息的准确度。n数据融合技术在节省能量、提高信息准确度的同时，要以牺牲其他方面的性能为代价。n首先是延迟的代价，在数据传送过程中寻找易于进行数据融合的路由、进行数据融合操作、为融合而等待其他数据的到来，这三个方面都可能增加网络的平均延迟。n其次是鲁棒性的代价，无线传感器网络相对于传统网络有更高的节点失效率以及数据丢失率，数据融合可以大幅度降低数据的冗余性，但丢失相同的数据量可能损失更多的信息，因此相对而言也降低了网络的鲁棒性。n数据融合分为无损融合和有损融合传感器网络的特点n资源受限：计算、存储、通讯、能量n节点众多，分布密集n提高监测精度；增强容错性；减少盲区n自组织、动态性网络：不确定性；拓扑结构变化n多跳路由n以数据为中心n应用相关：没有统一的通信协议平台