无线传感器网络的构造和技术要点详解.docx

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1、无线传感器网络的构造和技术要点详解随着社会和当代技术开展，物联网超然而至，得到了很多国家和人民的关注。物联网是基于现有的互联网开展起来的，它除了交融网络、RFID技术、信息技术之外，还引入了无线，使得M2M型物联网有了更深的开展，而且无线传感器技术结合了嵌入式系统技术、技术、当代网络以及无线通讯技术，所以它本身也是一个热门的研究领域。今天我们就来理解下无线传感器网络。网络WSN是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感悟和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通讯，因此网络设置灵敏，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进展有线或者无线方式的连接。通过无线通讯方式形成的一个多跳自组织的网

2、络。无线传感器网络构造无线传感器网络系统通常包括传感器节点Sensornode、会聚节点Sinknode和治理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或者附近，可以通过自组织方式构成网络。传感器节点检测的数据沿着其他传感器节点逐条地进展传输，在传输经过中检测数据可能被多个节点处理，经太多跳后路由到会聚节点，最后通过互联网或者卫星到达治理节点。用户通过治理节点对传感器网络进展配置和治理，发布监测数据。传感器网络处理才能、存储才能和通讯才能较弱，通过小容量电池供电。从网络功能上看，每个传感器节点除了进展本地信息采集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进展存储、治理和交融，并与其他节点协作完成

3、一些特定任务。会聚节点会聚节点的处理才能、存储才能和通讯才能相对较强，它是连接传感器网络与Internet外部网络的网关，实现两种协议间的转换，同时向传感器节点发布来自治理节点的监测任务，并把WSN采集到的数据转发到外部网络上。治理节点治理节点用于动态地治理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过治理节点访问无线传感器网络的资源。无线传感器网络主要特点大规模为了获取准确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，可能到达成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进展森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；

4、另一方面，传感器节点部署很密集，在面积较小的空间内，密集部署了大量的传感器节点。传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的收集信息可以进步监测的准确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点可以增大覆盖的监测区域，减少洞穴或盲区。自组织在传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有根底构造的地方，传感器节点的位置不能预先准确设定，节点之间的互相邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或者随意放置到人不可到达或者危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组

5、织的才能，可以自动进展配置和治理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传感器网络使用经过中，局部传感器节点由于能量耗尽或者环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或者减少，进而使网络的拓扑构造随之动态地变化。传感器网络的自组织性要可以适应这种网络拓扑构造的动态变化。动态性网络的拓扑构造可能由于以下因素而改变：环境因素或者电能耗尽造成的传感器节点故障或者失效；环境条件变化可能造成无线通讯链路带宽变化，甚至时断时通；传感器网络的传感器、感悟对象和观察者这三要素都可能具有挪动性；新节点的参加。

6、这就要求传感器网络系统要可以适应这种变化，具有动态的系统可重构性。可靠性WSN十分合适部署在恶劣环境或者人类不宜到达的区域，节点可能工作在露天环境中，遭受日晒、风吹、雨淋，甚至遭到人或者动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或者发射炮弹到指定区域进展部署。这些都要求传感器节点非常巩固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目宏大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护特别困难甚至不可维护。传感器网络的通讯保密性和平安性也特别重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。以数据为中心互联网是先有

7、计算机终端系统，然后再互联成为网络，终端系统可以脱离网络独立存在。在互联网中，网络设备用网络中惟一的IP地址标识，资源定位和信息传输依靠于终端、路由器、效劳器等网络设备的IP地址。假如想访问互联网中的资源，首先要知道存放资源的效劳器IP地址。可以讲现有的互联网是一个以地址为中心的网络。传感器网络是任务型的网络，脱离传感器网络议论传感器节点没有任何意义。传感器网络中的节点采用节点编号标识，节点编号是否需要全网惟一取决于网络通讯协议的设计。由于传感器节点随机部署，构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联络。用户使用传感器网络查询事件时，直接将所关心的事件

8、通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或者传输线索的思想更接近于自然语言沟通的习惯。所以通常讲传感器网络是一个以数据为中心的网络。例如，在应用于目的跟踪的传感器网络中，跟踪目的可能出如今任何地方，对目的感兴趣的用户只关心目的出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目的。事实上，在目的挪动的经过中，必然是由不同的节点提供目的的位置消息。无线传感器网络平安问题平安路由通常，在无线传感器网络中，大量的传感器节点密集分布在一个区域内，消息可能需要经过假设干节点才能到达目的地，而且传感器网络具有动态性和多跳构造，要求每个节点都应具备路由功

9、能。由于每个节点都是潜伏的路由节点，因此更易受到攻击，使网络不平安。网络层路由协议以为整个无线传感器网络提供了关键的路由效劳，平安的路由算法会直接影响无线传感器的平安性和可用性。平安路由协议一般采用链路层加密和认证、多途径路由、身份认真、双向连接认证和认证播送等机制，有效进步网络抵御外部攻击的才能，增强路由的平安性。平安协议在平安保障方面主要有密匙治理和平安组播两种方式。密匙治理：无线传感器网络有众多限制，例如节点才能限制，使其只能使用对称密匙和技术；电源才能限制，应使其在无线传感器网络中尽量减少通讯，由于通讯的耗电将大于计算的耗电；传感器网络还应考虑会聚等减少数据冗余的问题。在部署节点钱，将密匙先配置在节点中，通常，预配置的密匙方案通过预存的机密信息计算会话密匙，由于节点存储和能量的限制，预配置密匙治理方案必须节省存储空间和减少通讯开销。平安传播：无线传感器网络可能设置在敌对环境中，为了防止供应者向网络注入伪造信息，需要在无线传感器网络中实现基于源端认证的平安组播。0