无线传感器网络和网格技术集成的研究

罗步升

关键词：无线传感器网络；组成；特点；关键技术

近年来，随着MEMS技术的快速发展，无线通信技术和数字信息处理技术、感知能力的集成、传感器节点的计算和通信能力具有低成本、低功耗、多功能等优点，体积小、短距离无线通信功能变成现实，通过改变节点的无线传感器网络被称为无线传感器网络（WSN）的构造。无线传感器网络可以实时或长期监测工作是监测各种数据对象的区域内，分布处理发送这些数据的最终用户，从而为用户提供直观的效果，将对人类生活产生深刻的影响，这也使得无线传感器网络技术已经成为国际范围内的关注，在十分活跃的研究领域的热点。

1.无线传感器网络信任管理研究中的关键问题

由于无线传感器网络计算能力、存储容量和电池能量的局限性，对信任管理模型的研究更具挑战性。信任管理在无线传感器网络中的应用需要考虑以下几个问题:

如何在信任评价中提高模型对网络拓扑动态变化的适应性。由于移动节点频繁地使网络拓扑结构发生变化，因此对移动节点的行为进行连续观察，导致不完全信任评估数据的收集、连续和影响评价结果和可信度的准确性，这是很难做到的。

如何提高信任管理的能力，信任欺骗，增强其抵御攻击的能力。只有当信任管理模式没有受到攻击时，才有可能确保信任信息的机密性和完整性，从而获得信任评估的真实结果。

2.无线传感器网络系统

无线传感器网络(WSN)是一个由大量智能传感器节点组成的网络应用系统，部署在监控区域。由于大量传感器节点的部署只是随机的，传感器节点的位置不能预先确定;多跳(P2P)通信方式，自组织网络拓扑，可随时通过无线信道连接;高度合作的传感器节点和数据采集、预处理和节点之间的数据交换可以完成整个任务。多跳无线网络由大量的无线传感器节点、接收器、网络、通信卫星和任务管理节点组成。传感器节点分布在感知的指定区域，每个节点通过多跳路由收集数据，并将数据传输到接收方。接收方还可以以相同的方式向每个节点发送信息。

3.无线传感网的热点研究问题

3.1安全问题

3.1.1安全路由

通常，在无线传感器网络中，通过多个节点的信息集中分布区域的许多传感器节点可能需要到达你的目的地，传感器网络的结构是一个动态的、多跳的，要求每个节点都应该是路由功能。因为每个节点都是一个潜在的路由节点，因此它更容易受到攻击，使网络不安全。网络级路由协议为整个无线传感器网络提供了一个关键的路由服务。安全路由算法将直接影响无线传感器网络的安全性和可用性。安全路由协议通常包括链路层加密和认证、多路径路由、身份认证、双向连接认证和无线电等认证，有效地提高了网络抵御外部攻击的能力，增强了路由的安全性。

3.1.2安全协议

安全保护主要有两种方式:密钥管理和安全组播。1)密钥管理:无线传感器网络有很多限制，比如节点容量的限制，只能使用对称密钥和散列技术;在无线传感器网络中，供电容量的限制应尽量减少通信，因为电力消耗大于电力通信的计算;传感器网络也应该考虑减少数据冗余问题的收敛性。在节点部署中，节点的关键预分配，通常通过计算会话密钥、节点存储和储能约束预配置密钥信息密钥方案，必须考虑预配置密钥管理方案来节省存储空间和减少通信开销。2)安全组播:无线传感器网络可以在敌对环境中建立。为了防止提供者将错误信息引入网络，必须基于WSN中的源端身份验证来实现安全组播。

3.2能量问题

传感器节点的分布、数量和需要监控、数据处理和其他活动,以及无线传感器网络节点一般来说,权力是由电池可用于电力是非常有限的,和有一个替换电池数千个节点在无线传感器网络是非常困难的,甚至是不可能的,但无线传感器网络几个月甚至几年，存活时间的要求，因此，如何在不影响的前提下，无线传感器网络的功能，尽可能的节省电池能量的无线传感器网络的软件和硬件设计的核心问题。在大多数网络应用中，都有一些解决方案，由于传感器节点意外事件监测，不需要所有单元都处于正常工作状态，休眠模式下，自适应休眠和唤醒，为应急工作，节省能源。总之，在满足系统要求的情况下，必须采用各种方法来降低功耗。

4.无线传感器网络研究的热点和方向

4.1通信协议

通信协议可以分为三个研究方向:物理层通信协议、数据链路层协议、网络层协议和信息层协议。物理层主要研究传感器网络的传输介质、频带选择和调制方式。数据链路主要研究网络拓扑、通道接入、混合结构和纤维板结构。网络层协议在路由协议中起着重要的作用，传输层协议的研究被认为是一种可靠的数据恢复功能。

4.2网络管理

网络管理有两种主要类型:能源管理和安全管理。能源管理是降低节点能耗，优化网络，平衡网络能耗，不降低工作性能。安全管理的重点是无线传感器网络的安全性，包括认证和抗干扰。

4.3硬件资源

无线传感器网络的硬件发展是小型化、低成本和新能源。无线传感器网络节点的小型化主要是用来降低成本的减少量；你需要在不影响性能的基础上降低硬件成本。

5.WSN与射频识别融合存在的问题及展望

传感器网络与无线射频识别技术是一种新的技术,集成的传感器网络无线标签提供独特的识别函数可以用来跟踪感兴趣的对象,以同样的方式,融合后的无线电频率识别可以通过无线传感器网络(WSN)收集对象或环境信息。毫无疑问，WSN和rfid技术的融合可以推动新技术的改进。一般来说，目前的融合技术存在以下问题:(1)传统的嵌入式rfid系统，并没有与读者达成一致，因此，读者只是被动的工作，系统控制读者的全部工作。读者,另一方面,大量,这在某种程度上,限制了流动性,和读者天线是正确计算其位置,以上这限制了无线射频识别的应用,如果降低读/写设备的功能需求,然后相应体积会增加,会降低成本,但使用不方便。因此，如何避免上述缺点，迫切需要提出一种新的智能节点传感器。碰撞问题(2),因为射频识别系统领域一直是一个难题,所以对于传感器网络和无线射频识别技术的集成的系统可能会不可避免地产生这样一个问题,如果读者碰撞时,现有的碰撞协议rfid系统的基础上可以控制命令给读者或读和写。然而，读者和读者之间存在着端到端的延迟，不能及时响应，这将加剧冲突避免的问题。此外，对于网络安全考虑，网络节点数量越多，潜在的安全风险越大，如何解决WSN的这些问题，可以与射频识别技术相结合，在推广中起到至关重要的作用;(3)广泛使用WSN和rfid技术的重要步骤是如何部署节点，以及如何部署工具和方法，以及如何在大多数应用程序中推广它们。当然，在选择这些工具和方法时要考虑的最重要的问题之一是如何有效地利用有效的资源。另外，市场的成本，如何使用最低的原材料成本和最简单有效的制造过程也是一个重要的问题。

结论

无线传感器网络的快速发展使我们进入了一个新的社会领域，加快了我们的生活节奏和步伐。相信在不久的将来，无线传感器网络将不断创新新领域，提高国际竞争力，实现质的飞跃。它将给我国带来巨大的经济利益，保护我们的军事安全，丰富我们人民的生活。总之，无线传感器网络将成为未来的一个热门话题，人们一直在关注它。

参考文献

[1]蒋峥峥，王汝传，孙力娟.基于移动Agent无线传感器网络节点自定位算法[J].计算机技术与发展，2007，17（6）：1-4，8.

[2]章浩.无线传感器网络中节点定位及其在农业上的应用[D].镇江：江苏大学，2007.

[3]王珺，曹涌涛，糜正琨.无线传感器网络可靠数据传输协议研究[J].江苏通信技术，2007，23（4）：1-5，35.