無線傳感器網絡精選(九篇)
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第1篇：無線傳感器網絡范文
中圖分類號：TP393
文獻標識碼：A
1．引言
無線傳感器網絡和物聯網是比較新的技術領域，而且受到全社會的普遍關注。近年來，世界上某些發達國家加大投入，研究開發這方面的應用，積極攻克在標準上、技術和應用上的尖端技術。我國也把這項技術發展列入國家中長期科技發展規劃，以致當前的無線網絡得以飛速發展。在實現無線傳感器網和物聯網產業化發展過程中，應該認清形勢，積極創造條件，加快發展和應用該項技術。
2．無線傳感網與物聯網的構成
2.1 無線傳感器網絡的構成
無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network）是由大量傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統。它能夠實現數據的采集、量化、處理、融合和傳輸。它綜合了微電子技術、嵌入式計算技術、現代網絡和無線通信技術、分布式信息處理技術等先進技術，能夠協同的實時監測、感知和采集網絡覆蓋區域中的各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理。
無線傳感器網絡是由傳感器網絡節點構成的。應用和監測物理信號的不同決定了傳感器的類型，另外節點的功能和組成也不盡相同。無線傳感器網絡節點的基本組成和功能包括如下幾個單元：傳感單元(由各種不同類型的傳感器和模數轉換功能模塊組成)、處理單元(由嵌入式系統構成，包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統等)、通信單元(由無線通信模塊組成)、以及電源部分。也可以選擇其它功能單元如定位系統、移動系統等。
2.2 物聯網的構成
物聯網（Internet of things），是指通過各種手段，將現實世界的物理信息進行自動化、實時性、大范圍、全天候的標記、采集、匯總和分析，并在必要時進行反饋控制的網絡系統。它是通過標準的協議，依靠自動識別技術，通過計算機互聯網實現物品的自動識別和信息的共享?；蛘吆唵蔚恼f，即是通過裝置在各類物體上的電子標簽或稱射頻識別(RFID)，傳感器、二維碼等，經過接口與無線網絡相連，從而給物體賦予智能和通訊能力，這種將物體聯接起來的網絡被稱為“物聯網”。
物聯網絡技術是多種技術的綜合應用。在物聯網系統中應用到的技術主要包括：傳感器技術、射頻識別技術、二維碼技術、微機電系統等。物聯網主要由六方面組成:EPC編碼、EPC標簽、射頻識讀器、Savant(神經網絡軟件)、對象名解析服務(Object Naming Ser-vice，ONS)和實體標記語言(Physical Markup Language， PML)。
2.2.1 EPC編碼
EPC編碼是物聯網的重要組成部分。它是對實體及實體的相關信息進行代碼化.通過統一并規范化的編碼建立全球通用的信息交換語言。
2.2.2 射頻識讀器
在射頻識別系統中，射頻讀寫器是將標簽中的信息讀出，或將標簽所需要存儲的信息寫入標簽的裝置。讀寫器讀出的標簽的信息通過計算機及網絡系統進行管理和信息傳輸。
2.2.3 神經網絡軟件(Savant)
每件產品都加上射頻識別（RFID）標簽之后，在產品的生產、運輸和銷售過程中，識讀器將不斷收到一連串的產品電子編碼。整個過程中最為重要、同時也是最困難的環節就是傳送和管理這些數據。Auto-ID中心提出一種名叫Savant的軟件中間件技術，相當于該新式網絡的神經系統，負責處理各種不同應用的數據讀取和傳輸。
2.2.4 對象名解析服務(Object Name Service，ONS)
EPC標簽對于一個開放式的、全球性的追蹤物品的網絡需要一些特殊的網絡結構。因為標簽中只存儲了產品電子代碼，計算機還需要一些將產品電子代碼匹配到相應商品信息的方法。這個角色就由對象名稱解析服務擔當，它是一個自動的網絡服務系統。
2.2.5 實體標記語言(Physical Mark up Language，PML)
EPC產品電子代碼識別單品，但是所有關于產品有用的信息都用一種新型的標準計算機語言— 實體標記語言(PML)所書寫，PML是基于為人們廣為接受的可擴展標識語言(XML)發展而來的。PML提供了一個描述自然物體，過程和環境的標準，并可供工業和商業中的軟件開發、數據存儲和分析工具之用。它將提供一種動態的環境，使與物體相關的靜態的、暫時的、動態的和統計加工過的數據可以互相交換。它將會成為描述所有自然物體、過程和環境的統一標準，PML的應用將會非常廣泛，并且進入到所有行業。
3．無線傳感器網絡和物聯網的發展現狀
雖然物聯網的概念在我國最近才得到廣泛關注，但物聯網的應用很早就在我國開展。在RFID方面，2009年中國RFID產業市場規模達110億元，相比2008年增長36.8%，已用于物流、城市交通、工業生產、食品追溯、移動支付等方面。
隨著3G網絡的使用，各運營商推出了移動支付方式。如中國電信目前采用RFID技術的UIM卡開通移動支付永久免費優惠活動。該項技術預計未來年增長率將超過60%，在智能樓宇、路燈監控等方面得到廣泛應用。
第2篇：無線傳感器網絡范文
關鍵詞：無線傳感器網絡；應用；前景
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 14-0000-01
無線傳感器網絡，通常指的是由大量的高密度部署的傳感器節點所組成的一個網絡化應用系統。無線傳感器網絡是計算機技術、通信技術以及傳感器技術的結合物，它的主要功能是實現對于信息的無線傳感，同時通過傳感器網絡的通信網絡將信息傳送到制定的終端。近幾年，隨著經濟社會發展程度的不斷提高，同時加之人們對于無線感知的認識不斷增強，因此對于普及無線傳感器網絡的需求越來越旺盛，同時無線傳感器網絡的發展和建設也極大的推動了相關的傳感器和信息傳輸技術的發展，對于推動傳感器技術的發展，推動各個應用領域的進一步改善和發展有著十分積極的意義。
一、無線傳感器網絡的原理
通常情況下，無線傳感器主要包括四個基本的組成部分，分別是傳感器的目標、匯集節點、傳感器節點以及具體的感知環境，同時無線傳感器網絡還需要對具有的無線傳感器應用網絡進行合適的網絡部署以及用戶單元的具體化描述，因此無線傳感器網絡是一個較為復雜的傳感器網絡，其涉及到的技術眾多，同時還需要對所使用的不同技術進行合理的調節。無線傳感器網絡的實現原理即是通過對某個特定的區域大量的部署無線傳感器，實現對于該區域的具體目標的感知。其具體的實現方式是由眾多的無線傳感器收集具體的目標信息，然后對信息進行匯總，再通過無線傳感器網絡的外部通信網絡實現對于節點信息的傳輸和存儲。因此，用戶可以通過無線傳感器網絡對具體的目標實現自由的感知，有利于用戶對特定區域的目標實現有關數據的檢測和收集，對于降低用戶的數據收集工作量、提高用戶數據采集效率有著十分重要的意義。在無線傳感器網絡中，其核心的部分是無線傳感器的網絡節點，每個網絡節點都是由微處理器組成的，通常情況下報考數據的采集、處理、無線通信以及電源供應模塊。具體來講，數據采集模塊主要是通過無線傳感器對特定區域的目標實現無線感知，同時將無線傳感器的信號轉化為特定的信息形式；控制模塊主要由一些微處理器實現，其主要的功能是實現對于節點無線傳感器的控制，同時對節點的存儲、信息處理等實現控制；無線傳感器模塊則主要負責無線傳感器網絡的外部無線通信，其包括特定頻率的無線收發模塊，同時嵌入特定的無線通信協議，是信息的傳輸、交換的基礎；電源供應模塊主要負責對整個的無線傳感器網絡進行供電，為傳感器網絡的各個節點實現能量的供應，以保證無線傳感器網絡的正常運行。
二、無線傳感器網絡的應用研究
無線傳感器網絡的應用取得了巨大的發展，并且取得了大規模的應用，其主要應用在以下幾個領域：
（一）軍事領域。軍事領域的應用是無線傳感器網絡產生的重要推動力量，同時也是無線傳感器網絡應用最為廣泛的領域。在軍事領域的應用最早可以追溯到越南戰爭時期美軍用于進行偵查的無線傳感器。無線傳感器網絡在軍事領域的大規模應用主要得益于其靈活的區域部署能力、較強的隱蔽性能、易于實現密集分布等，使得無線傳感器網絡更加適合在復雜的戰場環境下應用，其在軍事領域的應用具體包括對于戰場的偵查、裝備物資部署情況分析、戰場損傷評估等。
（二）醫療領域。無線傳感器網絡在醫療領域的應用也是一個重要的方面，其具體的應用包括利用無線傳感器網絡實現對于醫療機構藥品的管理、輔助診斷、病人定位以及遠程醫療的實現等，并且已經取得了很大的成功。在無線傳感器網絡組成的醫療環境下可以對病人的各個方面的生命體征實現感知，并且可以通過事先設置的參數對病人的病情進行判斷，可以實現對病人健康狀況的實時化檢測，在未來的醫療發展中會有著更加廣闊的應用。
（三）環境保護領域。隨著生態環境的日益惡化，人們對于環境保護的意識越來越強，這也為無線傳感器網絡在環境保護領域的應用帶來了機遇。通常情況下，在環境保護領域需要對海洋、火山、森林等惡劣環境實現定期的檢測，傳統的檢測方式需要耗費巨大的人力物力，而無線傳感器網絡的應用大幅度的降低了環境檢測的難度，同時也在很大程度上提高了環境檢測數據準確性。例如由我國研制的具備自主知識產權的無線傳感器網絡已經實現了對南極洲的環境檢測，這是環境檢測領域的重大突破，對于提高人們掌握地球環境變化、提高人們的環境保護意識有著重要的意義。
（四）工農業領域。無線傳感器網絡在農業領域的應用主要是實現對于農產品的檢測以及農田環境的檢測，并且在檢測的過程中獲得作物和土壤成分的具體信息，對于指導農作物管理、提高農業的現代化水平有著十分積極的意義。同時無線傳感器還大規模的應用于農業的土壤灌溉領域，對于節約水資源有著重要意義。在工業領域，無線傳感器網絡也有著十分重要的應用，主要實現對于工業生產線的檢測，對于降低生產線的成本、提高工業產品的質量有著積極的作用。
（五）智能家居領域。隨著人們生活水平的提高，對于智能家居有著更加旺盛的需求，而無線傳感器網絡的應用也極大的推動力智能家居的發展和推廣。無線傳感器網絡主要實現對智能家居系統的環境檢測、家居環境安全性檢測以及對家居的舒適度的檢測和控制等。因此，無線傳感器網絡是實現智能家居系統設計的基礎環節，其設計的好壞直接影響著智能家居系統設計的好壞，對于提高智能家居的用戶體驗有著至關重要的作用。
三、結束語
無線傳感器網絡的發展對于推動經濟社會發展、提高人們的生活水平有著十分重要的意義，同時需要在無線傳感器網絡的應用過程中注意到無線傳感器網絡的安全性，并且需要采取積極的措施進行預防。
參考文獻：
[1]屈峰，楊華，王立軍.無線傳感器網絡及其應用[J].四川兵工學報，2013，2.
第3篇：無線傳感器網絡范文
關鍵詞：無線傳感器網絡；概述；運用；方面；利用
隨著互聯網的不斷發展和深入，以技術延伸和市場信息采集等重要因素的影響下無線傳感器網絡應運而生，并且以其獨有的特點和科技優點使其應運越來越廣泛，對于經濟和生活的很多領域都具有重大的影響和革命性的作用。無線傳感器網絡是新興網絡，它采用無線通信技術，由微小的傳感器組成，無線傳感器網絡節點具備感應能力、信息處理能力和無線通信能力，使無線傳感器網絡有廣闊的應用前景，可廣泛用于軍事、環境、醫療保健、空間探索及各種商業應用，無線傳感器網絡是新的研究領域[1]。同時，無線傳感網在國際上被認為是繼互聯網之后的第二大網絡，不難看出，無線傳感器網絡技術既是今后社會發展和進步的核心動力，也同樣是國家和個人必須發展和掌握的科技項目。在此，對于無線傳感器網絡概述及應用提出了我個人的見解和思考，歸納總結如下。
1 無線傳感器網絡概述
1.1 技術信息介紹
無線傳感器通過大量的傳感器以自組織或者多跳的方式，通過對所覆蓋區域內被感知對象進行數據的采集、處理和傳輸，從而將這些信息傳送給網絡所有者。
1.2 無線傳感器網絡特點
（1）規模大。在監測區域內，可以布置成千上萬的大量傳感器節點，這樣的密集程度對各個視角和方位所能夠獲取的信息量有了極大的提升，提高信息采集的全面性和可靠性，即獲取信息的容錯性和準確性。
（2）自組織。無線傳感器節點的布置是一種預先性動作，當擺放位置不能很好接受信息時、當需要布置到一些人類不能到達的危險區域時或者當一些節點自身不能正常工作時，這對于節點的有效排列組合工作需要其自行完成，從而更好適應現實的需要，進行有效的工作。
（3）動態性。大量的節點進行有效的工作是需要相互之間以一種動態形式相互配合來更好完成的過程，對于一些可能發生的情況從而導致工作無法正常有效的進行要提前設置和安排，這就突顯出其動態性特點。例如某個節點無法正常工作、新節點的加入安排、某些環境因素導致的無線通信的變化或者中斷、感知對象的移動等等，針對復雜多變的內外因因素的影響，這對于無線傳感器節點有了更高層次的要求，通過其具有的動態性特點來更好的完成工作。
（4）可靠性。無線傳感器網絡是由傳感器節點和匯聚節點組成的以數據為中心的無線網絡.匯聚節點根據一個或多個源節點傳送的采集數據對事件進行監測和判斷，而數據傳輸的可靠性直接影響到監測和判斷的準確性.在無線傳感器網絡中，一方面，網絡拓撲結構是動態變化的，數據傳輸的可靠性與網絡拓撲結構有關；另一方面，網絡中的傳感器節點是能量受限的，因此傳輸的可靠性還與節點的能量密切相關[2]。其主要受節點復雜的工作環境的影響，既可能面對雨雪風霜，也可能面對風吹日曬或者是人和動物的破壞等，需要節點自身非常堅固，從而能夠適應各種惡劣的環境要求。同樣，如此眾多的節點其維護和保護工作異常巨大，工作人員不可能做到面面俱到，因此，考慮到節點可能存在的被偵測和信息的被截取等情況，需要節點自身以及無線傳感網絡系統都必須具有一定的防御性和容錯性，提高自身保密工作從而更好地工作。
（5）以數據為中心的特征。無線傳感器網絡系統是以計算機終端系統為基礎展開的，通過互聯網來傳遞任務指令和傳回信息的雙向性鏈接方式。在此過程中，這種數據交互系統思想更接近于人與人的自然交流。
2 無線傳感器網絡的應用
無線傳感器網絡有著許多各式各樣的應用方式，包括視頻監視、交通監視、汽車和工業自動化等各個方面。列舉如下：
2.1 環境監測
針對當前城市環境保護與在線監測的需要，提出了一種利用具有自組織特性的無線傳感器網絡（wireless sensor networks，WSN）對溫度、濕度和噪聲等環境變量進行在線監測的方法.該方法采用了對等式網絡體系結構、低功耗微小網絡節點、基于拓撲樹的網絡初始化配置算法以及基于地理位置特性的路由算法，不僅解決了傳統監測方法中網絡布線復雜、精度有限的問題，而且具有實時性和容錯性強等特點.仿真結果表明，在1 000個節點、通信距離為100 m的條件下，監測數據延遲時間
2.2 醫療設備的應用
針對當下大部分人群身體處于亞健康狀態，結合相關醫學技術，對每個人的生活習慣進行監測和反饋，從而提出相對應的改正措施。另外，對于護理工作中，對病人進行全面實時的監測，從而提供及時有效的幫助。
2.3 軍事領域應用
在軍事活動中，利用無線傳感器網絡技術可以實時監測到敵軍部署和變動，了解對方的實力情況和定位，這種“超視力”的觀察模式必定是掌握戰場先機的關鍵所在。
2.4 災難監測和預防
在生活中，火災、洪澇災害等影響對于人民生產生活造成了極大的破壞性影響。對此，利用無線傳感器網絡技術，對于一些災害的監測可以做更加及時有效的反饋，從而將損失降到最低。
總之，無線傳感器網絡技術以其獨有的特點和技術優點，受到社會更廣泛的認知和重視，其運用已經越來越廣泛。作為互聯網技術平臺下的技術衍生品，以其極具生命力的技術品質迅速在全球傳播和布局，并深入各行各業。我們需要認真學習無線傳感器網絡技術特征及運用，并與創新精神相結合，以更加務實且先進的實業態度，謀求無線傳感網絡技術的新應用，推動社會進步和生活品質的提高。
參考文獻：
[1]韓立鋒.無線傳感器網絡技術[J].電信快報，2005（04）.
第4篇：無線傳感器網絡范文
【關鍵詞】無線傳感器網絡；優化；覆蓋
0 引言
無線傳感器網絡是結合微機電技術、嵌入式計算機技術、分布式信息處理、無線電通信、傳感器技術等諸多技術上發展起來的一門多學科交叉的新興信息感知處理技術。無線傳感器具有低耗能、體積小、支持短距離通信、價格便宜等特點，能夠進行數據收集、數據通信、數據處理等處理。無線傳感器網絡部署方便、靈活能夠實時監測、感知和收集目標區域的相關信息，并通過無線網絡上傳終端實現信息的自動收集。利用各網絡節點的收集、傳輸、處理能力，感知目標區域的熱能、音頻、可見光和電磁波等信號，進而得到目標區域的溫度、濕度、壓力、光感強度、噪聲等信息。傳感器節點在整個網絡中不僅只有收集和反射數據的功能，同時還承擔數據路由的角色，將收集到的數據上傳到網關。無線傳感器網絡極大的延伸了人們的信息收集能力，為人們提供真實直接有效的目標信息。無線傳感器網絡具有較強的環境適應能力，尤其在資源少、環境惡劣的無人區域具有較好的應用前景。該系統廣泛應用與城市管理、軍事國防、抗震救災、消防反恐、環境監測、危險區域監測等諸多的區域。無線傳感器網絡與傳統網絡相比較，傳統網絡主要是提供優質的服務和高效的帶寬利用。而無線傳感器網絡則是以收集目標信息為主要目的，具備監測、收集、處理、傳輸目標信息的能力，無線傳感器網絡更強調能源的高校利用。
無線傳感器網絡的覆蓋是該技術研究的基本問題，網絡覆蓋主要是指傳感器節點對被檢測目標區域的空間覆蓋，對于目標區域的物理信息進行感知、收集。單個節點的感知能力有限，需要很多節點協調合作才能實現對于目標信息的收集。因此，傳感器節點的感知模型和節點的空間分布是網絡覆蓋的重點元素，直接影響到無線傳感器網絡的工作能力。
1 高效能網絡覆蓋優化
1.1 虛擬力算法
圖1 節點受力分析圖
虛擬力方法是常用的無線傳感器網絡的部署方法，該算法最早來源于移動機器人規避障礙物的勢力場算法，是將圓盤覆蓋理論與勢力場算法結合起來的，將傳感器節點當成勢力場中的粒子，粒子對周圍的粒子有著力的作用。當節點距離較近時，節點之間的作用力是排斥力，當節點之間的達到一定距離時，節點之間的作用表現為吸引力，在吸引力的作用下節點相互靠近。在實際部署中按照一定規則設定節點之間的距離與作用力之間的關系，節點在計算節點合力后，做出相應的移動，從而實際部署當中網絡節點過于稀疏或者密集。這樣覆蓋算法能夠使得整個監測區域節點分布均勻，使得網絡達到高效部署。節點的受力分析如圖1所示：
其中k為網絡中節點個數。
1.2 多目標多重覆蓋算法
無線傳感器網絡在對目標區域進行信息采集時，很多時候需要對ROI中的一些信息點進行多重覆蓋，以便能獲得更加準確、全面的信息。然而，網絡節點能源消耗的觀點看，整個ROI被覆蓋顯然不利于能源的節約。因此，在保障ROI的基本覆蓋的基礎上，適當調整某些監測點的監測重數使其重數少于預定重數，其他節點保持原來的覆蓋重數不變，這樣能很大程度的節約傳感器能量。在虛擬力算法的基礎上，假設監測區域內的被監測點（Point of Interest）對該點附近的節點有相互作用力，根據節點間作用力的性質和節點被周圍節點覆蓋的情況來調整節點的覆蓋情況，以達到對一些節點多重覆蓋的目的。該算法數據計算量較小，能在滿足ROI完整覆蓋監測的情況下，對某些節點進行一定數目的多重覆蓋。
在監測區域內，如果某個被監測點在n個節點的覆蓋區域內，則稱該點n重覆蓋，被監測點坐標為（xa，ya），傳感器節點坐標為（x1，y1），定義CWa為節點A的覆蓋重數，則有CWa
的表達式如下：
假設被監測點（POI）跟附近節點有力的作用，對周圍節點有力的作用，該點需要幾重覆蓋就選擇該點附近的幾個節點對其進行覆蓋。根據覆蓋重數的要求，被監測點選擇就近的幾個節點，計算節點到該點之間的距離，判斷這些節點能否達到覆蓋要求，如果能夠滿足覆蓋要求則這些節點保持不動，在不能滿足覆蓋要求時，節點與被監測點之間的距離不大于2倍感知距離時，將節點向被監測點移動，并移動原來距離的二分之一以上，然后，在判斷節點能否滿（下轉第68頁）（上接第93頁）足覆蓋要求。這樣能避免移動距離過大造成能源消耗。在小范圍利用虛擬力算法進行覆蓋處理，使覆蓋節點均勻分布。對于監測區域的其他節點利用虛擬力算法進行部署，優化節點分布。該算法能夠充分考慮到某些監測點的高密度監測，同時能夠兼顧到整個監測區域的優化分布。該算法中被監測點與周圍節點力的作用表達式為：
2 結束語
無線傳感器是隨著傳感器技術、無線通信、微機電技術、嵌入式計算機技術、分布式信息處理技術等基礎上發展起來的一種新型的信息收集處理技術。無線傳感器網絡能夠有效地收集客觀世界的信息，特別是環境惡劣、無人區域的環境當中有很好的應用前景。無線傳感器網絡技術具有展開速度快、覆蓋區域廣、監測精度高、抗摧毀性強等特點已成為當下信息領域的研究熱點。無線傳感器網絡的覆蓋是該技術研究的基本問題，網絡覆蓋主要是指傳感器節點對被檢測目標區域的空間覆蓋，對于目標區域的物理信息進行感知、收集。單個節點的感知能力有限，需要很多節點協調合作才能實現對于目標信息的收集，優化感應器節點分布，能節約傳感器能源消耗，提高目標點的感應密度。因此，傳感器節點的感知模型和節點的空間分布是網絡覆蓋的重點元素，直接影響到無線傳感器網絡的工作能力。
【參考文獻】
[1]張品，沈政，董志遠，鄭立.基于加權的無線傳感器網絡優化覆蓋算法[J].傳感技術學報，2012（07）.
第5篇：無線傳感器網絡范文
關鍵詞：網絡；無線傳感器；安全；研究
當前互聯網中，無線傳感器網絡組成形式主要為大量廉價、精密的節點組成的一種自組織網絡系統，這種網絡的主要功能是對被檢測區域內的參數進行監測和感知，并感知所在環境內的溫度、濕度以及紅外線等信息，在此基礎上利用無線傳輸功能將信息發送給檢測人員實施信息檢測，完整對整個區域內的檢測。很多類似微型傳感器共同構成無線傳感器網絡。由于無線傳感器網絡節點具有無線通信能力與微處理能力，所以無線傳感器的應用前景極為廣闊，具體表現在環境監測、軍事監測、智能建筑以及醫療等領域。
1無線傳感器網絡安全問題分析
徹底、有效解決網絡中所存在的節點認證、完整性、可用性等問題，此為無線傳感器網絡安全的一個關鍵目標，基于無線傳感器網絡特性，對其安全目標予以早期實現，往往不同于普通網絡，在對不同安全技術進行研究與移植過程中，應重視一下約束條件：①功能限制。部署節點結束后，通常不容易替換和充電。在這種情況下，低能耗就成為無線傳感器自身安全算法設計的關鍵因素之一。②相對有限的運行空間、存儲以及計算能力。從根本上說，傳感器節點用于運行、存儲代碼進空間極為有限，其CPU運算功能也無法和普通計算機相比[1]；③通信缺乏可靠性。基于無線信道通信存在不穩定特性。而且與節點也存在通信沖突的情況，所以在對安全算法進行設計過程中一定要對容錯問題予以選擇，對節點通信進行合理協調；④無線網絡系統存在漏洞。隨著近些年我國經濟的迅猛發展，使得無線互聯網逐漸提升了自身更新速度，無線互聯網應用與發展在目前呈現普及狀態，而且在實際應用期間通常受到技術缺陷的制約與影響，由此就直接損害到互聯網的可靠性與安全性。基于國內技術制約，很多技術必須從國外進購，這就很容易出現不可預知的安全患，主要表現為錯誤的操作方法導致病毒與隱性通道的出現，且能夠恢復密鑰密碼，對計算機無線網安全運行產生很大程度的影響[2]。
2攻擊方法與防御手段
傳感器網絡在未來互聯網中發揮著非常重要的作用。因為物理方面極易被捕獲與應用無線通信，及受到能源、計算以及內存等因素的限制，所以傳感器互聯網安全性能極為重要。對無線傳感器網絡進行部署，其規模必須在不同安全舉措中認真判斷與均衡?，F階段，在互聯網協議棧不同層次內部，傳感器網絡所受攻擊與防御方法見表1。該章節主要分析與介紹代表性比較強的供給與防御方法。
3熱點安全技術研究
3.1有效發揮安全路由器技術的功能
無線互聯網中，應用主體互聯網優勢比較明顯，存在較多路由器種類。比方說，各個科室間有效連接無線網絡，還能實現實時監控流量等優點，這就對互聯網信息可靠性與安全性提出更大保障與更高要求[3]。以此為前提，無線互聯網還可以對外來未知信息進行有效阻斷，以將其安全作用充分發揮出來。
3.2對無線數據加密技術作用進行充分發揮
在實際應用期間，校園無線網絡必須對很多保密性資料進行傳輸，在實際傳輸期間，必須對病毒氣侵入進行有效防范，所以，在選擇無線互聯網環節，應該對加密技術進行選擇，以加密重要的資料，研究隱藏信息技術，采用這一加密技術對無線數據可靠性與安全性進行不斷提升。除此之外，在加密數據期間，數據信息收發主體還應該隱藏資料，保證其數據可靠性與安全性得以實現。
3.3對安全MAC協議合理應用
無線傳感器網絡的形成和發展與傳統網絡形式有一定的差異和區別，它有自身發展優勢和特點，比如傳統網絡形式一般是利用動態路由技術和移動網絡技術為客戶提供更好網絡的服務。隨著近些年無線通信技術與電子器件技術的迅猛發展，使多功能、低成本與低功耗的無線傳感器應用與開發變成可能。這些微型傳感器一般由數據處理部件、傳感部件以及通信部件共同組成[4]。就當前情況而言，僅僅考慮有效、公平應用信道是多數無線傳感器互聯網的通病，該現象極易攻擊到無線傳感器互聯網鏈路層，基于該現狀，無線傳感器網絡MAC安全體制可以對該問題進行有效解決，從而在很大程度上提升無線傳感器互聯網本身的安全性能，確保其能夠更高效的運行及應用[5]。
3.4不斷加強網絡安全管理力度
實際應用環節，首先應該不斷加強互聯網安全管理的思想教育，同時嚴格遵循該制度。因此應該選擇互聯網使用體制和控制方式，不斷提高技術維護人員的綜合素質，從而是無線互聯網實際安全應用水平得到不斷提升[6]。除此之外，為對其技術防御意識進行不斷提升，還必須培訓相關技術工作者，對其防范意識予以不斷提升；其次是應該對網絡信息安全人才進行全面培養，在對校園無線網絡進行應用過程中，安全運行互聯網非常關鍵[7]。所以，應該不斷提升無線互聯網技術工作者的技術能力，以此使互聯網信息安全運行得到不斷提升。
4結束語
無線傳感器網絡技術是一種應用比較廣泛的新型網絡技術，比傳統網絡技術就有較多優勢，不但對使用主體內部資料的保存和傳輸帶來了方便，而且也大大提升了國內無線互聯網技術的迅猛發展。從目前使用情況來看，依舊存在問題，負面影響較大，特別是無線傳感器網絡的安全防御方面。網絡信息化是二十一世紀的顯著特征，也就是說，國家與國家間的競爭就是信息化的競爭，而無線網絡信息化可將我國信息實力直接反映與體現出來，若無線傳感網絡系統遭到破壞，那么就會導致一些機密文件與資料信息的泄露，引發不必要的經濟損失與人身安全，私自截獲或篡改互聯網機密信息，往往會造成互聯網系統出現癱瘓現象。因此，應該進一步強化無線傳感器互聯網信息安全性。
作者:楊波 單位:常州大學懷德學院
參考文獻：
[1]周賢偉,覃伯平.基于能量優化的無線傳感器網絡安全路由算法[J].電子學報,2007,35(1):54-57.
[2]羅常.基于RC5加密算法的無線傳感器網絡安全通信協議實現技術[J].電工程技術,2014(3):15-18.
[3]試析生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法研究[J].科技創新導報,2015(3):33-33.
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第6篇：無線傳感器網絡范文
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第7篇：無線傳感器網絡范文
關鍵詞：WSN智能 無線網絡傳感器
在信息化社會，幾乎沒有任何一種科學技術的發展和應用能夠離得開傳感器和信號探測技術的支持。生活在信息時代的人們，絕大部分的日常生活與信息資源的開發、采集、傳送和處理息息相關。分析當前信息與技術發展狀態，21世紀的先進傳感器必須具備小型化、智能化、多功能化和網絡化等優良特征。
一、無線傳感器網絡的定義和特點
無線傳感器網絡可以看成是由數據獲取網絡、數據分布網絡和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的節點,各節點通過協議自組成一個分布式網絡,再將采集來的數據通過優化后經無線電波傳輸給信息處理中心。無線傳感器網絡具有以下特點：
1.硬件資源有限。WSN節點采用嵌入式處理器和存儲器，計算能力和存儲能力十分有限。所以，需要解決如何在有限計算能力的條件下進行協作分布式信息處理的難題。
2.電源容量有限。為了測量真實世界的具體值,各個節點會密集地分布于待測區域內,人工補充能量的方法已經不再適用。每個節點都要儲備可供長期使用的能量,或者自己從外汲取能量（太陽能）。當自身攜帶的電池的能量耗盡，往往被廢棄，甚至造成網絡的中斷。所以，任何WSN技術和協議的研究都要以節能為前提。
3.無中心。在無線傳感器網絡中,所有節點的地位都是平等的,沒有預先指定的中心, 是一個對等式網絡。各節點通過分布式算法來相互協調,在無人值守的情況下,節點就能自動組織起一個測量網絡。而正因為沒有中心,網絡便不會因為單個節點的脫離而受到損害。節點可以隨時加入或離開網絡，任何節點的故障不會影響整個網絡的運行，具有很強的抗毀性。
4.自組織。網絡的布設和展開無需依賴于任何預設的網絡設施，節點通過分層協議和分布式算法協調各自的行為，節點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網絡。
5.多跳（Multi-hop）路由。WSN節點通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節點只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點進行通信，則需要通過中間節點進行路由。WSN中的多跳路由是由普通網絡節點完成的。
6.動態拓撲。WSN是一個動態的網絡，節點可以隨處移動；一個節點可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網絡運行；也可能由于工作的需要而被添加到網絡中。這些都會使網絡的拓撲結構隨時發生變化，因此網絡應該具有動態拓撲組織功能。
7.節點數量眾多，分布密集。WSN節點數量大、分布范圍廣，難于維護甚至不可維護。所以，需要解決如何提高傳感器網絡的軟、硬件健壯性和容錯性。
8.傳輸能力的有限性。無線傳感器網絡通過無線電波進行數據傳輸,雖然省去了布線的煩惱,但是相對于有線網絡,低帶寬則成為它的天生缺陷。同時,信號之間還存在相互干擾,信號自身也在不斷地衰減,諸如此類。不過因為單個節點傳輸的數據量并不算大,這個缺點還是能忍受的。
9.安全性的問題。無線信道、有限的能量,分布式控制都使得無線傳感器網絡更容易受到攻擊。被動竊聽、主動入侵、拒絕服務則是這些攻擊的常見方式。因此,安全性在網絡的設計中至關重要。
二、傳感器網絡的應用研究
1.環境的監測和保護
應用于環境監測的傳感器網絡，一般具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派人現場維護的優點。通過密集的節點布置，可以觀察到微觀的環境因素，為環境研究和環境監測提供了嶄新的途徑傳感器網絡研究在環境監測領域已經有很多的實例。這些應用實例包括:對海島鳥類生活規律的觀測；氣象現象的觀測和天氣預報；森林火警；生物群落的微觀觀測等:
洪災的預警：通過在水壩、山區中關鍵地點合理地布置一些水壓、土壤濕度等傳感器，可以在洪災到來之前預警信息，從而及時排除險情或者減少損失。
農業管理:通過在農田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強度、風速等傳感器，可以更好地對農田管理微觀調控，促進農作物生長。
2.軍事領域
由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境中，包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。
3.一般應用
建筑及城市管理各種無線傳感器可以靈活方便地布置于建筑物內，獲取室內環境參數，從而為居室環境控制和危險報警提供依據：
智能家居：通過布置于房間內的溫度、濕度、光照、空氣成分等無線傳感器，感知居室不同部分的微觀狀況，從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制，提供給人們智能、舒適的居住環境。
建筑安全：通過布置于建筑物內的圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等傳感器，發現異常事件及時報警，自動啟動應急措施。
智能交通:通過布置于道路上的速度、識別傳感器，監測交通流量等信息，為出行者提供信息服務，發現違章能及時報警和記錄。反恐和公共安全通過特殊用途的傳感器，特別是生物化學傳感器監測有害物、危險物的信息，最大限度地減少其對人民群眾生命安全造成的傷害。
三、傳感器網絡研究熱點問題和關鍵技術
傳感器網絡以應用為目標，其構建是一個龐大的系統工程，涉及到的研究工作和需要解決的問題在每一個層面上都很多。對無線傳感器網絡系統結構及界面接口技術的研究意義重大。如果我們把傳感器網絡按其功能抽象成五個層次的話，將會包括基礎層(傳感器集合)、網絡層(通信網絡)、中間件層、數據處理和管理層以及應用開發層。
第8篇：無線傳感器網絡范文
關鍵詞：無線傳感器網絡 體系結構 組網特點 通信協議
1 無線傳感器網絡結構
無線傳感器網絡的典型結構為自組多跳網絡。該網絡中的節點同時具有傳感、信息處理以及無線通信功能，每個節點通過多跳路由連接到無線網關，通過無線網關實現與監控終端的通信。鑒于節點的屬性限制，其通信距離較短，因此必須使用多跳路由，且節點數量要多，分布要密集。
2 無線傳感器網絡特點
無線傳感器網絡具有如下幾方面特點。①硬件功能有限。由于節點體積較小、價格相對低廉且要求運行的功耗較低，故其在性能方面要比通用的計算設備差很多。②續航時間有限。該方式為電池供電，且節點體積較小，分部環境較復雜，因而無法為電池充電或者為節點更換電池，一旦能源消耗完畢，該節點也就死亡，因此在傳感器網絡的設計中，一切以節能為前提。③自組織性。無線傳感器網絡的覆蓋都是由節點自助完成的，不需要依賴任何支撐網絡設施。④無中心性。網絡中所有節點都是相對獨立和平等的，任意節點的離開或加入都不會影響整個網絡的運行。⑤多跳路由。無線傳輸網絡中的節點只能在小范圍內進行通信，因而若希望實現與網關或者監控終端的通信則必須通過其他節點進行路由實現。⑥節點數量龐大，網絡分布密集。在某一區域進行無線傳感器網絡部署時需要使用大量的節點來維持網絡的容錯性和抗毀性。
3 無線傳感器網絡協議層次
無線傳感器網絡的通信協議主要分為物理層、鏈路層、網絡層和傳輸層。對于這些協議需要進行具體討論，現有的如IEEE802.1x協議無法在無線傳感器網絡中應用。
3.1 物理層 物理層的主要作用為產生載波對所需傳輸的數據進行調制與解調。當前時期對物理層節點的設計思路主要有兩種，一種為使用MEMS和集成電路技術等對節點的微處理器、傳感器等模塊進行設計；另一種為使用現有的商業元器件進行節點構建。
在物理層的無線通信方面，可選擇的載波媒體有紅外線、激光、電磁波等。其中，紅外線頻段為開放頻段，無電磁干擾，具有性價比優勢；激光則在通信保密性能和傳輸速度方面具有優勢，但是這兩種方式均要求發送端和接收端在視線范圍內，很難在實際中應用實現，因而通常情況還是使用電磁波進行無線通信。
在載波頻段選擇中有902MHz、2.4GHz和5.8GHz等多個ISM頻段，基于這些頻段的電磁波特性對節點進行設計是一個無線傳感器網絡的研究方向。
3.2 鏈路層 鏈路層的主要作用是對節點通信進行控制。其中主要涉及媒體訪問控制協議（MAC協議）和錯誤控制算法。
其中媒體訪問控制協議可以在節點之間建立通信鏈路，維持節點之間使用平等有效的帶寬進行數據傳輸。通常這些協議可以分為基于隨機競爭和基于預約的兩種協議。
基于競爭的MAC協議以IEEE802.11協議為代表，該類協議可以依靠射頻接收部分的偵聽功能對網絡中的節點進行通信控制，但是該類協議需要通信設備處于持續監聽狀態，故能源消耗較高。為解決該問題，一類低功耗喚醒射頻通信協議被研究應用到無線傳感器網絡中，該協議使用載波偵聽多路訪問/沖突避免技術保證節點在進行通信時維持在喚醒狀態，通信完畢進入睡眠狀態，當其他節點需要使用該節點進行路由時，該節點可以被喚醒。
基于預約的MAC協議主要是基于時分多址的協議，如自組織媒體訪問控制協議等。使用該協議的節點可以發現臨近節點，并與其建立通信鏈路。當前節點使用一個TDMA協議框架在時隙時間內與臨近節點進行數據通信，完成通信后進入睡眠狀態。
錯誤控制算法則是對網絡傳輸信號進行差錯控制，保證通信的可靠性。在無線傳感器網絡中使用的錯誤控制算法主要有兩種，一種是前向糾正，一種是自動重復請求。前向糾正算法是在數據幀中添加冗余信息，當接收端接收到的信息具有錯誤時可以使用冗余信息進行錯誤糾正；自動重復請求算法則是對接收的信息進行回復，若兩者之間信息不符則重新進行數據發送，若信息相同則認為數據傳輸無誤。
3.3 網絡層 網絡層協議主要負責對路由進行維護和發現，并設計適當的路由協議對傳輸數據進行路由。
無線傳感器網絡為拓撲結構，按照路由協議不同可以分為平面路由協議和分級路由協議。其中平面路由協議中的各節點處于平等地位，但會產生大量的控制信息，可控性能較差；而分級路由協議可以有效控制網絡路由信息數量，可控性能較好，但是其在群頭節點方面的缺陷限制了無線傳感網絡的規模。
4 總結
鑒于無線傳感器網絡具有其獨特性，且硬件投入和資源配置方面的限制使其無法應用成熟的通用協議，故目前無線傳感器網絡的研究主要集中在MAC協議和路由協議等方面。
參考文獻：
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第9篇：無線傳感器網絡范文
關鍵詞:WSN;路由協議;GEAR;GPSR
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)04-0839-02
Routing of the Wireless Sensor Networks
HU Bai-yan
(School of Computer an Technology, Hubei Normal University, Huangshi 35002, China)
Abstract: Wireless Sensor Networks is composed of a large number of cheap sensor nodes who connet each other by the way ofnon-center and wireless multi-hop. This paper first introduces the properties,structures of WSN, and the classification of the routing.Then two kinds of routing based on the georaphy location and their advantages and defects are introduced in this paper.
Key words: WSN; routing; GEAR; GPSR
無線傳感器網絡(Wirless Sensor Network)是伴隨著微電子技術、嵌入式技術、無線通信技術和傳感器技術的發展而興起的一種新型的信息獲取技術。從其開始發展的20世紀90年代至今,受到業界的極大關注,被譽為是本世紀最具影響的技術之一。
無線傳感器網絡是由一組被隨意散步在工作區域的集成了傳感模塊、數據處理模塊和通信模塊的傳感器構成的能夠根據所處環境感知對象信息,自主完成指定的任務的自組織網絡控制系統。在軍事領域、工業控制、醫療健康、環境監測、搶險救災、遠程控制領域都得到了廣泛應用。具有大規模,無分區,無基礎設施的支持,以數據為中心,節點自組織性,節點體積小、成本低,多數節點不移動,多個節點監測同一事件(Many to One),要求網絡系統有盡可能長的工作時間等特點。
1 無線傳感器網絡的體系結構[3]
無線傳感器網絡由匯聚節點、傳感節點和Internet及監控系統組成,其體系結構如圖1所示。傳感節點之間采用無線多跳、無中心的方式連接,既感知消息,又作為路由轉發節點。匯聚節點監聽并處理網絡發來的事件消息,查詢信息或任務等,將收集到的信息通過Internet或衛星等送到遠程監控中心[4]。
2 無線傳感器網的路由協議
2.1 無線傳感器網路由協議概述
不同于傳統的無線網絡,無線傳感器的網絡規模大,節點在網絡中隨機部署,節點的計算、通信能力有限,攜帶的能量也有限。節點只能獲取網絡的局部拓撲信息,所以無線傳感器網絡的路由協議設計具有挑戰性。
好的無線傳感器網絡的路由協議要求如下[5]:
1)能量高效性。考慮硬件上的限制,路由協議應該盡量簡單。同時,路由協議不僅應考慮單個節點的能量消耗,還需要考慮整個網絡能量消耗的均衡性。
2)可擴展性。由于無線傳感器網絡規模大,節點只能獲取局部信息,路由協議應該能滿足大量節點協同全局工作。
3)魯棒性。路由協議應該能適應網絡節點變化及網絡拓撲結構的變化。
4)低延時性。路由協議應盡可能的降低任務發出到應答所需的時間,及時將數據傳送給遠程控制中心。
2.2 無線傳感器路由協議分類
無線傳感器網絡的路由協議是將數據信息從源節點傳輸到目的節點的機制。人們針對不同的網絡需求研究了大量的路由協議,可以分為:1)以數據為中心的路由協議,其代表算法有SPIN(Flooding)[6],Directed Diffusion(Gradient)[7];2)基于集群結構的路由協議,其代表算法有LEACH[8],TTDD[9];3)基于地理信息的路由協議,其代表有GPSR[10],GEAR[11];4)基于QoS的路由協議,其代表有SPEED[12],RPAR[13]等。本文主要討論基于地理信息的路由協議。
2.3 基于地理信息的路由協議
1) GPSR[10]
GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)是一種非常典型的基于地理信息的WSN的路由協議,其主要利用節點的地理位置信息,且假設所有節點都進行了位置的統一編址,每個節點使用貪婪算法轉發數據,轉發是選擇鄰居節點中離數據包的目的節點更近的方作為轉發節點。
當出現當前節點到目的節點的距離比任何鄰居節點都短時,會導致數據無法傳輸。解決方法是采用邊界轉發。即數據沿著平面圖的邊界來發現路由。平面圖是一個二維空間的結構且其內無任意相交直線。對于GPSR算法,采用刪除網絡拓撲結構中交叉的邊來構造平面圖,構造的算法有RNG(Relative Neighborhood Graph)、GG(Gabriel Graph)。
邊界轉發采用右手法則,如圖2,分組從y到x后,下一邊沿(x,y)逆時針上的第一條邊確定,以后同樣。轉發的具體方法如圖3所示。數據在x處進入平面邊界轉發,平面圖的邊把整個區域分成許多有界與無界區,稱為face,數據沿face邊向目的節點D轉發,沿同一face邊界時采用右手法則,遇到與xD相交邊時,切換到下個face。
GPSR算法的優點是:采用局部最優的貪婪算法,節點不需要了解全網的拓撲結構,減小了路由的開銷。適用于節點靜態也適用于節點移動的無線傳感器網絡。GPSR算法的缺點是:該算法需要其他定位方法來獲取節點的地理位置信息。節點需要維護鄰居節點的位置信息。當網絡通信量不平衡時,會破壞網絡的連通性,從而難以進行路由。
GPSR的同類路由算法還有GRA,f-GEDIR,c-GEDIR,2-hop GEDIR等,都是在GPSR基礎上針對鄰居節點信息,及有局部優化問題時候采取的方式的改進。
2) GEAR[11]
GEAR(Geographic and Energy-Aware Routing)是一種基于地理位置信息,同時還充分考慮到網絡的能源有效性的路由算法。此算法假定節點已知本身與目標區域的地理位置信息,節點已知自己的剩余能量,且節點間的無線鏈路為對稱結構。路由選擇依據節點到目標區域的能量消耗和節點本身所剩能量,選取最小代價節點作為轉發節點的方式。GEAR算法傳送數據包括兩個階段:查詢目的區域路徑和目標域內的數據傳送。
在查詢目的區域路徑階段,如果所有鄰居節點能量相當時,采用傳統的貪婪算法來選擇轉發,如不是,計算節點到達目的節點的代價來選擇鄰居作為下一跳轉發節點。當不知道實際代價時,使用估計代價。設Ni為當前節點的鄰居,R為目標區域的中心位置。則節點到達目標的實際代價為:
(1)
估計代價為:
(2)
在域內傳輸數據階段,可使用兩種方式,一種為泛洪,在目標區域密度較低時使用;一種為遞歸的目標數據傳送,直到區域只剩唯一的節點。
當節點的鄰居節點傳輸的代價都比本地節點大的時候,會出現路由空洞,數據無法傳輸,這個時候選擇鄰居節點中代價最小的作為轉發節點。這時本地節點的轉發代價為:
F(N,R)=F(Nmin,R)+C(N,Nmin)(3)
其中,C(N,Nmin)為數據從本地節點到代價最小的節點的代價。
GEAR路由協議的優點有:利用地理位置且考慮了節點的消耗與剩余能量,路由選擇可以達到局部最優,且使用區域遞歸算法對泛洪進行補充。GEAR路由算法的缺點在于:可能會出現路由空洞,路由開銷較大,且不適合在節點移動的無線傳感器網絡中用。
3 路由協議的研究成果與挑戰
在前面我們對現有的,尤其是基于地理位置信息的路由協議進行了簡單介紹。在現階段,無線傳感器的路由協議的研究還面臨許多方面的挑戰,主要體現在:
1) 能源有效性:怎樣能提高能量效率,實現全網的能量均衡,延長網絡的生存周期。
2) QoS:由于無線傳感器網絡的能量有限,負載不均等情況,所以傳統的QoS算法不適合于無線傳感器網絡。傳感器網絡的QoS路由協議目前是一項有挑戰性的課題。
3) 路由安全性:無線傳感器網絡的路由協議極易受到攻擊,如何使用最小的代價獲得最好的安全性能,是今后努力的方向。
此外容錯性、可擴展性,IPV6與WSN的融合仍是WSN路由協議所面臨的挑戰。
4 小結
無線傳感器網絡路由協議的研究從起步到現在,已經取得了顯著的成果,本文僅重點介紹了經典的兩種基于地理信息的WSN路由算法。在以后的研究中,如何更好的實現能量高效性,如何更好的支持節點移動的無線傳感器網,如何具有更好的可擴展性,如何適用于各種應用的場合,發揮作用,仍是今后路由算法的發展趨勢。解決的辦法有專用領域專用設計,跨層路由協議的設計及進行新技術的開發等[5]。
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