無線傳感器網(wǎng)絡(luò)精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

關(guān)鍵詞：傳感器；物聯(lián)網(wǎng)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP393

文獻標識碼：A

1．引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)是比較新的技術(shù)領(lǐng)域，而且受到全社會的普遍關(guān)注。近年來，世界上某些發(fā)達國家加大投入，研究開發(fā)這方面的應(yīng)用，積極攻克在標準上、技術(shù)和應(yīng)用上的尖端技術(shù)。我國也把這項技術(shù)發(fā)展列入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃，以致當前的無線網(wǎng)絡(luò)得以飛速發(fā)展。在實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中，應(yīng)該認清形勢，積極創(chuàng)造條件，加快發(fā)展和應(yīng)用該項技術(shù)。

2．無線傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成

2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network）是由大量傳感器節(jié)點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、量化、處理、融合和傳輸。它綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進技術(shù)，能夠協(xié)同的實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)成的。應(yīng)用和監(jiān)測物理信號的不同決定了傳感器的類型，另外節(jié)點的功能和組成也不盡相同。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)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(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成)、處理單元(由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)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(tǒng)、移動系統(tǒng)等。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things），是指通過各種手段，將現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是通過標準的協(xié)議，依靠自動識別技術(shù)，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)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(jīng)過接口與無線網(wǎng)絡(luò)相連，從而給物體賦予智能和通訊能力，這種將物體聯(lián)接起來的網(wǎng)絡(luò)被稱為“物聯(lián)網(wǎng)”。

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是多種技術(shù)的綜合應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用到的技術(shù)主要包括：傳感器技術(shù)、射頻識別技術(shù)、二維碼技術(shù)、微機電系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)主要由六方面組成:EPC編碼、EPC標簽、射頻識讀器、Savant(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件)、對象名解析服務(wù)(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(lián)網(wǎng)的重要組成部分。它是對實體及實體的相關(guān)信息進行代碼化.通過統(tǒng)一并規(guī)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(tǒng)中，射頻讀寫器是將標簽中的信息讀出，或?qū)撕炈枰鎯Φ男畔懭霕撕灥难b置。讀寫器讀出的標簽的信息通過計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行管理和信息傳輸。

2.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件(Savant)

每件產(chǎn)品都加上射頻識別（RFID）標簽之后，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸和銷售過程中，識讀器將不斷收到一連串的產(chǎn)品電子編碼。整個過程中最為重要、同時也是最困難的環(huán)節(jié)就是傳送和管理這些數(shù)據(jù)。Auto-ID中心提出一種名叫Savant的軟件中間件技術(shù)，相當于該新式網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)，負責處理各種不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)讀取和傳輸。

2.2.4 對象名解析服務(wù)(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(wǎng)絡(luò)需要一些特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因為標簽中只存儲了產(chǎn)品電子代碼，計算機還需要一些將產(chǎn)品電子代碼匹配到相應(yīng)商品信息的方法。這個角色就由對象名稱解析服務(wù)擔當，它是一個自動的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。

2.2.5 實體標記語言(Physical Mark up Language，PML)

EPC產(chǎn)品電子代碼識別單品，但是所有關(guān)于產(chǎn)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(fā)展而來的。PML提供了一個描述自然物體，過程和環(huán)境的標準，并可供工業(yè)和商業(yè)中的軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)存儲和分析工具之用。它將提供一種動態(tài)的環(huán)境，使與物體相關(guān)的靜態(tài)的、暫時的、動態(tài)的和統(tǒng)計加工過的數(shù)據(jù)可以互相交換。它將會成為描述所有自然物體、過程和環(huán)境的統(tǒng)一標準，PML的應(yīng)用將會非常廣泛，并且進入到所有行業(yè)。

3．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

雖然物聯(lián)網(wǎng)的概念在我國最近才得到廣泛關(guān)注，但物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用很早就在我國開展。在RFID方面，2009年中國RFID產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達110億元，相比2008年增長36.8%，已用于物流、城市交通、工業(yè)生產(chǎn)、食品追溯、移動支付等方面。

隨著3G網(wǎng)絡(luò)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(shù)的UIM卡開通移動支付永久免費優(yōu)惠活動。該項技術(shù)預計未來年增長率將超過60%，在智能樓宇、路燈監(jiān)控等方面得到廣泛應(yīng)用。

第2篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)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(wǎng)絡(luò)，通常指的是由大量的高密度部署的傳感器節(jié)點所組成的一個網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及傳感器技術(shù)的結(jié)合物，它的主要功能是實現(xiàn)對于信息的無線傳感，同時通過傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳送到制定的終端。近幾年，隨著經(jīng)濟社會發(fā)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(wǎng)絡(luò)的需求越來越旺盛，同時無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和建設(shè)也極大的推動了相關(guān)的傳感器和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展，對于推動傳感器技術(shù)的發(fā)展，推動各個應(yīng)用領(lǐng)域的進一步改善和發(fā)展有著十分積極的意義。

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(jié)點、傳感器節(jié)點以及具體的感知環(huán)境，同時無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還需要對具有的無線傳感器應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)進行合適的網(wǎng)絡(luò)部署以及用戶單元的具體化描述，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個較為復雜的傳感器網(wǎng)絡(luò)，其涉及到的技術(shù)眾多，同時還需要對所使用的不同技術(shù)進行合理的調(diào)節(jié)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)原理即是通過對某個特定的區(qū)域大量的部署無線傳感器，實現(xiàn)對于該區(qū)域的具體目標的感知。其具體的實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)的外部通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對于節(jié)點信息的傳輸和存儲。因此，用戶可以通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對具體的目標實現(xiàn)自由的感知，有利于用戶對特定區(qū)域的目標實現(xiàn)有關(guān)數(shù)據(jù)的檢測和收集，對于降低用戶的數(shù)據(jù)收集工作量、提高用戶數(shù)據(jù)采集效率有著十分重要的意義。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，其核心的部分是無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都是由微處理器組成的，通常情況下報考數(shù)據(jù)的采集、處理、無線通信以及電源供應(yīng)模塊。具體來講，數(shù)據(jù)采集模塊主要是通過無線傳感器對特定區(qū)域的目標實現(xiàn)無線感知，同時將無線傳感器的信號轉(zhuǎn)化為特定的信息形式；控制模塊主要由一些微處理器實現(xiàn)，其主要的功能是實現(xiàn)對于節(jié)點無線傳感器的控制，同時對節(jié)點的存儲、信息處理等實現(xiàn)控制；無線傳感器模塊則主要負責無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的外部無線通信，其包括特定頻率的無線收發(fā)模塊，同時嵌入特定的無線通信協(xié)議，是信息的傳輸、交換的基礎(chǔ)；電源供應(yīng)模塊主要負責對整個的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行供電，為傳感器網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點實現(xiàn)能量的供應(yīng)，以保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用取得了巨大的發(fā)展，并且取得了大規(guī)模的應(yīng)用，其主要應(yīng)用在以下幾個領(lǐng)域：

（一）軍事領(lǐng)域。軍事領(lǐng)域的應(yīng)用是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的重要推動力量，同時也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用最早可以追溯到越南戰(zhàn)爭時期美軍用于進行偵查的無線傳感器。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用主要得益于其靈活的區(qū)域部署能力、較強的隱蔽性能、易于實現(xiàn)密集分布等，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更加適合在復雜的戰(zhàn)場環(huán)境下應(yīng)用，其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用具體包括對于戰(zhàn)場的偵查、裝備物資部署情況分析、戰(zhàn)場損傷評估等。

（二）醫(yī)療領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也是一個重要的方面，其具體的應(yīng)用包括利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對于醫(yī)療機構(gòu)藥品的管理、輔助診斷、病人定位以及遠程醫(yī)療的實現(xiàn)等，并且已經(jīng)取得了很大的成功。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成的醫(yī)療環(huán)境下可以對病人的各個方面的生命體征實現(xiàn)感知，并且可以通過事先設(shè)置的參數(shù)對病人的病情進行判斷，可以實現(xiàn)對病人健康狀況的實時化檢測，在未來的醫(yī)療發(fā)展中會有著更加廣闊的應(yīng)用。

（三）環(huán)境保護領(lǐng)域。隨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化，人們對于環(huán)境保護的意識越來越強，這也為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了機遇。通常情況下，在環(huán)境保護領(lǐng)域需要對海洋、火山、森林等惡劣環(huán)境實現(xiàn)定期的檢測，傳統(tǒng)的檢測方式需要耗費巨大的人力物力，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大幅度的降低了環(huán)境檢測的難度，同時也在很大程度上提高了環(huán)境檢測數(shù)據(jù)準確性。例如由我國研制的具備自主知識產(chǎn)權(quán)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)了對南極洲的環(huán)境檢測，這是環(huán)境檢測領(lǐng)域的重大突破，對于提高人們掌握地球環(huán)境變化、提高人們的環(huán)境保護意識有著重要的意義。

（四）工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要是實現(xiàn)對于農(nóng)產(chǎn)品的檢測以及農(nóng)田環(huán)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(nóng)作物管理、提高農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化水平有著十分積極的意義。同時無線傳感器還大規(guī)模的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的土壤灌溉領(lǐng)域，對于節(jié)約水資源有著重要意義。在工業(yè)領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也有著十分重要的應(yīng)用，主要實現(xiàn)對于工業(yè)生產(chǎn)線的檢測，對于降低生產(chǎn)線的成本、提高工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量有著積極的作用。

（五）智能家居領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也極大的推動力智能家居的發(fā)展和推廣。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要實現(xiàn)對智能家居系統(tǒng)的環(huán)境檢測、家居環(huán)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(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其設(shè)計的好壞直接影響著智能家居系統(tǒng)設(shè)計的好壞，對于提高智能家居的用戶體驗有著至關(guān)重要的作用。

三、結(jié)束語

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對于推動經(jīng)濟社會發(fā)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(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用過程中注意到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用[J].四川兵工學報，2013，2.

第3篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；概述；運用；方面；利用

隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和深入，以技術(shù)延伸和市場信息采集等重要因素的影響下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生，并且以其獨有的特點和科技優(yōu)點使其應(yīng)運越來越廣泛，對于經(jīng)濟和生活的很多領(lǐng)域都具有重大的影響和革命性的作用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新興網(wǎng)絡(luò)，它采用無線通信技術(shù)，由微小的傳感器組成，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具備感應(yīng)能力、信息處理能力和無線通信能力，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有廣闊的應(yīng)用前景，可廣泛用于軍事、環(huán)境、醫(yī)療保健、空間探索及各種商業(yè)應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新的研究領(lǐng)域[1]。同時，無線傳感網(wǎng)在國際上被認為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大網(wǎng)絡(luò)，不難看出，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)既是今后社會發(fā)展和進步的核心動力，也同樣是國家和個人必須發(fā)展和掌握的科技項目。在此，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述及應(yīng)用提出了我個人的見解和思考，歸納總結(jié)如下。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述

1.1 技術(shù)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(qū)域內(nèi)被感知對象進行數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸，從而將這些信息傳送給網(wǎng)絡(luò)所有者。

1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點

（1）規(guī)模大。在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，可以布置成千上萬的大量傳感器節(jié)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(jié)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(qū)域時或者當一些節(jié)點自身不能正常工作時，這對于節(jié)點的有效排列組合工作需要其自行完成，從而更好適應(yīng)現(xiàn)實的需要，進行有效的工作。

（3）動態(tài)性。大量的節(jié)點進行有效的工作是需要相互之間以一種動態(tài)形式相互配合來更好完成的過程，對于一些可能發(fā)生的情況從而導致工作無法正常有效的進行要提前設(shè)置和安排，這就突顯出其動態(tài)性特點。例如某個節(jié)點無法正常工作、新節(jié)點的加入安排、某些環(huán)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(nèi)外因因素的影響，這對于無線傳感器節(jié)點有了更高層次的要求，通過其具有的動態(tài)性特點來更好的完成工作。

（4）可靠性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點組成的以數(shù)據(jù)為中心的無線網(wǎng)絡(luò).匯聚節(jié)點根據(jù)一個或多個源節(jié)點傳送的采集數(shù)據(jù)對事件進行監(jiān)測和判斷，而數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃灾苯佑绊懙奖O(jiān)測和判斷的準確性.在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，一方面，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是動態(tài)變化的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃耘c網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān)；另一方面，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點是能量受限的，因此傳輸?shù)目煽啃赃€與節(jié)點的能量密切相關(guān)[2]。其主要受節(jié)點復雜的工作環(huán)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(jié)點自身非常堅固，從而能夠適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境要求。同樣，如此眾多的節(jié)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(jié)點可能存在的被偵測和信息的被截取等情況，需要節(jié)點自身以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(shù)據(jù)為中心的特征。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是以計算機終端系統(tǒng)為基礎(chǔ)展開的，通過互聯(lián)網(wǎng)來傳遞任務(wù)指令和傳回信息的雙向性鏈接方式。在此過程中，這種數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)思想更接近于人與人的自然交流。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著許多各式各樣的應(yīng)用方式，包括視頻監(jiān)視、交通監(jiān)視、汽車和工業(yè)自動化等各個方面。列舉如下：

2.1 環(huán)境監(jiān)測

針對當前城市環(huán)境保護與在線監(jiān)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(wǎng)絡(luò)（wireless sensor networks，WSN）對溫度、濕度和噪聲等環(huán)境變量進行在線監(jiān)測的方法.該方法采用了對等式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、低功耗微小網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、基于拓撲樹的網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)監(jiān)測方法中網(wǎng)絡(luò)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(jié)果表明，在1 000個節(jié)點、通信距離為100 m的條件下，監(jiān)測數(shù)據(jù)延遲時間

2.2 醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用

針對當下大部分人群身體處于亞健康狀態(tài)，結(jié)合相關(guān)醫(yī)學技術(shù)，對每個人的生活習慣進行監(jiān)測和反饋，從而提出相對應(yīng)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(jiān)測，從而提供及時有效的幫助。

2.3 軍事領(lǐng)域應(yīng)用

在軍事活動中，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實時監(jiān)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(zhàn)場先機的關(guān)鍵所在。

2.4 災(zāi)難監(jiān)測和預防

在生活中，火災(zāi)、洪澇災(zāi)害等影響對于人民生產(chǎn)生活造成了極大的破壞性影響。對此，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對于一些災(zāi)害的監(jiān)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)以其獨有的特點和技術(shù)優(yōu)點，受到社會更廣泛的認知和重視，其運用已經(jīng)越來越廣泛。作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺下的技術(shù)衍生品，以其極具生命力的技術(shù)品質(zhì)迅速在全球傳播和布局，并深入各行各業(yè)。我們需要認真學習無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征及運用，并與創(chuàng)新精神相結(jié)合，以更加務(wù)實且先進的實業(yè)態(tài)度，謀求無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新應(yīng)用，推動社會進步和生活品質(zhì)的提高。

參考文獻：

[1]韓立鋒.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[J].電信快報，2005（04）.

第4篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

【關(guān)鍵詞】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；優(yōu)化；覆蓋

0 引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是結(jié)合微機電技術(shù)、嵌入式計算機技術(shù)、分布式信息處理、無線電通信、傳感器技術(shù)等諸多技術(shù)上發(fā)展起來的一門多學科交叉的新興信息感知處理技術(shù)。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(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理等處理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方便、靈活能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和收集目標區(qū)域的相關(guān)信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳終端實現(xiàn)信息的自動收集。利用各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的收集、傳輸、處理能力，感知目標區(qū)域的熱能、音頻、可見光和電磁波等信號，進而得到目標區(qū)域的溫度、濕度、壓力、光感強度、噪聲等信息。傳感器節(jié)點在整個網(wǎng)絡(luò)中不僅只有收集和反射數(shù)據(jù)的功能，同時還承擔數(shù)據(jù)路由的角色，將收集到的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)關(guān)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)具有較強的環(huán)境適應(yīng)能力，尤其在資源少、環(huán)境惡劣的無人區(qū)域具有較好的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用與城市管理、軍事國防、抗震救災(zāi)、消防反恐、環(huán)境監(jiān)測、危險區(qū)域監(jiān)測等諸多的區(qū)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比較，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要是提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和高效的帶寬利用。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)則是以收集目標信息為主要目的，具備監(jiān)測、收集、處理、傳輸目標信息的能力，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更強調(diào)能源的高校利用。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋是該技術(shù)研究的基本問題，網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要是指傳感器節(jié)點對被檢測目標區(qū)域的空間覆蓋，對于目標區(qū)域的物理信息進行感知、收集。單個節(jié)點的感知能力有限，需要很多節(jié)點協(xié)調(diào)合作才能實現(xiàn)對于目標信息的收集。因此，傳感器節(jié)點的感知模型和節(jié)點的空間分布是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重點元素，直接影響到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作能力。

1 高效能網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化

1.1 虛擬力算法

圖1 節(jié)點受力分析圖

虛擬力方法是常用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署方法，該算法最早來源于移動機器人規(guī)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(jié)合起來的，將傳感器節(jié)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(jié)點距離較近時，節(jié)點之間的作用力是排斥力，當節(jié)點之間的達到一定距離時，節(jié)點之間的作用表現(xiàn)為吸引力，在吸引力的作用下節(jié)點相互靠近。在實際部署中按照一定規(guī)則設(shè)定節(jié)點之間的距離與作用力之間的關(guān)系，節(jié)點在計算節(jié)點合力后，做出相應(yīng)的移動，從而實際部署當中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點過于稀疏或者密集。這樣覆蓋算法能夠使得整個監(jiān)測區(qū)域節(jié)點分布均勻，使得網(wǎng)絡(luò)達到高效部署。節(jié)點的受力分析如圖1所示：

其中k為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點個數(shù)。

1.2 多目標多重覆蓋算法

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在對目標區(qū)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(wǎng)絡(luò)節(jié)點能源消耗的觀點看，整個ROI被覆蓋顯然不利于能源的節(jié)約。因此，在保障ROI的基本覆蓋的基礎(chǔ)上，適當調(diào)整某些監(jiān)測點的監(jiān)測重數(shù)使其重數(shù)少于預定重數(shù)，其他節(jié)點保持原來的覆蓋重數(shù)不變，這樣能很大程度的節(jié)約傳感器能量。在虛擬力算法的基礎(chǔ)上，假設(shè)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的被監(jiān)測點（Point of Interest）對該點附近的節(jié)點有相互作用力，根據(jù)節(jié)點間作用力的性質(zhì)和節(jié)點被周圍節(jié)點覆蓋的情況來調(diào)整節(jié)點的覆蓋情況，以達到對一些節(jié)點多重覆蓋的目的。該算法數(shù)據(jù)計算量較小，能在滿足ROI完整覆蓋監(jiān)測的情況下，對某些節(jié)點進行一定數(shù)目的多重覆蓋。

在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，如果某個被監(jiān)測點在n個節(jié)點的覆蓋區(qū)域內(nèi)，則稱該點n重覆蓋，被監(jiān)測點坐標為（xa，ya），傳感器節(jié)點坐標為（x1，y1），定義CWa為節(jié)點A的覆蓋重數(shù)，則有CWa

的表達式如下：

假設(shè)被監(jiān)測點（POI）跟附近節(jié)點有力的作用，對周圍節(jié)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(jié)點對其進行覆蓋。根據(jù)覆蓋重數(shù)的要求，被監(jiān)測點選擇就近的幾個節(jié)點，計算節(jié)點到該點之間的距離，判斷這些節(jié)點能否達到覆蓋要求，如果能夠滿足覆蓋要求則這些節(jié)點保持不動，在不能滿足覆蓋要求時，節(jié)點與被監(jiān)測點之間的距離不大于2倍感知距離時，將節(jié)點向被監(jiān)測點移動，并移動原來距離的二分之一以上，然后，在判斷節(jié)點能否滿（下轉(zhuǎn)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(jié)點均勻分布。對于監(jiān)測區(qū)域的其他節(jié)點利用虛擬力算法進行部署，優(yōu)化節(jié)點分布。該算法能夠充分考慮到某些監(jiān)測點的高密度監(jiān)測，同時能夠兼顧到整個監(jiān)測區(qū)域的優(yōu)化分布。該算法中被監(jiān)測點與周圍節(jié)點力的作用表達式為：

2 結(jié)束語

無線傳感器是隨著傳感器技術(shù)、無線通信、微機電技術(shù)、嵌入式計算機技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的信息收集處理技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠有效地收集客觀世界的信息，特別是環(huán)境惡劣、無人區(qū)域的環(huán)境當中有很好的應(yīng)用前景。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有展開速度快、覆蓋區(qū)域廣、監(jiān)測精度高、抗摧毀性強等特點已成為當下信息領(lǐng)域的研究熱點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋是該技術(shù)研究的基本問題，網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要是指傳感器節(jié)點對被檢測目標區(qū)域的空間覆蓋，對于目標區(qū)域的物理信息進行感知、收集。單個節(jié)點的感知能力有限，需要很多節(jié)點協(xié)調(diào)合作才能實現(xiàn)對于目標信息的收集，優(yōu)化感應(yīng)器節(jié)點分布，能節(jié)約傳感器能源消耗，提高目標點的感應(yīng)密度。因此，傳感器節(jié)點的感知模型和節(jié)點的空間分布是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重點元素，直接影響到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作能力。

【參考文獻】

[1]張品，沈政，董志遠，鄭立.基于加權(quán)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化覆蓋算法[J].傳感技術(shù)學報，2012（07）.

第5篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)；無線傳感器；安全；研究

當前互聯(lián)網(wǎng)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成形式主要為大量廉價、精密的節(jié)點組成的一種自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這種網(wǎng)絡(luò)的主要功能是對被檢測區(qū)域內(nèi)的參數(shù)進行監(jiān)測和感知，并感知所在環(huán)境內(nèi)的溫度、濕度以及紅外線等信息，在此基礎(chǔ)上利用無線傳輸功能將信息發(fā)送給檢測人員實施信息檢測，完整對整個區(qū)域內(nèi)的檢測。很多類似微型傳感器共同構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有無線通信能力與微處理能力，所以無線傳感器的應(yīng)用前景極為廣闊，具體表現(xiàn)在環(huán)境監(jiān)測、軍事監(jiān)測、智能建筑以及醫(yī)療等領(lǐng)域。

1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題分析

徹底、有效解決網(wǎng)絡(luò)中所存在的節(jié)點認證、完整性、可用性等問題，此為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的一個關(guān)鍵目標，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性，對其安全目標予以早期實現(xiàn)，往往不同于普通網(wǎng)絡(luò)，在對不同安全技術(shù)進行研究與移植過程中，應(yīng)重視一下約束條件：①功能限制。部署節(jié)點結(jié)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(shè)計的關(guān)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(jié)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(wěn)定特性。而且與節(jié)點也存在通信沖突的情況，所以在對安全算法進行設(shè)計過程中一定要對容錯問題予以選擇，對節(jié)點通信進行合理協(xié)調(diào)；④無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在漏洞。隨著近些年我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，使得無線互聯(lián)網(wǎng)逐漸提升了自身更新速度，無線互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展在目前呈現(xiàn)普及狀態(tài)，而且在實際應(yīng)用期間通常受到技術(shù)缺陷的制約與影響，由此就直接損害到互聯(lián)網(wǎng)的可靠性與安全性?；趪鴥?nèi)技術(shù)制約，很多技術(shù)必須從國外進購，這就很容易出現(xiàn)不可預知的安全患，主要表現(xiàn)為錯誤的操作方法導致病毒與隱性通道的出現(xiàn)，且能夠恢復密鑰密碼，對計算機無線網(wǎng)安全運行產(chǎn)生很大程度的影響[2]。

2攻擊方法與防御手段

傳感器網(wǎng)絡(luò)在未來互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著非常重要的作用。因為物理方面極易被捕獲與應(yīng)用無線通信，及受到能源、計算以及內(nèi)存等因素的限制，所以傳感器互聯(lián)網(wǎng)安全性能極為重要。對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行部署，其規(guī)模必須在不同安全舉措中認真判斷與均衡?，F(xiàn)階段，在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧不同層次內(nèi)部，傳感器網(wǎng)絡(luò)所受攻擊與防御方法見表1。該章節(jié)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(shù)研究

3.1有效發(fā)揮安全路由器技術(shù)的功能

無線互聯(lián)網(wǎng)中，應(yīng)用主體互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)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(wǎng)絡(luò)，還能實現(xiàn)實時監(jiān)控流量等優(yōu)點，這就對互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(fā)揮出來。

3.2對無線數(shù)據(jù)加密技術(shù)作用進行充分發(fā)揮

在實際應(yīng)用期間，校園無線網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)環(huán)節(jié)，應(yīng)該對加密技術(shù)進行選擇，以加密重要的資料，研究隱藏信息技術(shù)，采用這一加密技術(shù)對無線數(shù)據(jù)可靠性與安全性進行不斷提升。除此之外，在加密數(shù)據(jù)期間，數(shù)據(jù)信息收發(fā)主體還應(yīng)該隱藏資料，保證其數(shù)據(jù)可靠性與安全性得以實現(xiàn)。

3.3對安全MAC協(xié)議合理應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的形成和發(fā)展與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)形式有一定的差異和區(qū)別，它有自身發(fā)展優(yōu)勢和特點，比如傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)形式一般是利用動態(tài)路由技術(shù)和移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為客戶提供更好網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。隨著近些年無線通信技術(shù)與電子器件技術(shù)的迅猛發(fā)展，使多功能、低成本與低功耗的無線傳感器應(yīng)用與開發(fā)變成可能。這些微型傳感器一般由數(shù)據(jù)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(yīng)用信道是多數(shù)無線傳感器互聯(lián)網(wǎng)的通病，該現(xiàn)象極易攻擊到無線傳感器互聯(lián)網(wǎng)鏈路層，基于該現(xiàn)狀，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)本身的安全性能，確保其能夠更高效的運行及應(yīng)用[5]。

3.4不斷加強網(wǎng)絡(luò)安全管理力度

實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，首先應(yīng)該不斷加強互聯(lián)網(wǎng)安全管理的思想教育，同時嚴格遵循該制度。因此應(yīng)該選擇互聯(lián)網(wǎng)使用體制和控制方式，不斷提高技術(shù)維護人員的綜合素質(zhì)，從而是無線互聯(lián)網(wǎng)實際安全應(yīng)用水平得到不斷提升[6]。除此之外，為對其技術(shù)防御意識進行不斷提升，還必須培訓相關(guān)技術(shù)工作者，對其防范意識予以不斷提升；其次是應(yīng)該對網(wǎng)絡(luò)信息安全人才進行全面培養(yǎng)，在對校園無線網(wǎng)絡(luò)進行應(yīng)用過程中，安全運行互聯(lián)網(wǎng)非常關(guān)鍵[7]。所以，應(yīng)該不斷提升無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)工作者的技術(shù)能力，以此使互聯(lián)網(wǎng)信息安全運行得到不斷提升。

4結(jié)束語

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種應(yīng)用比較廣泛的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就有較多優(yōu)勢，不但對使用主體內(nèi)部資料的保存和傳輸帶來了方便，而且也大大提升了國內(nèi)無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)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(wǎng)絡(luò)的安全防御方面。網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)信息化可將我國信息實力直接反映與體現(xiàn)出來，若無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(fā)不必要的經(jīng)濟損失與人身安全，私自截獲或篡改互聯(lián)網(wǎng)機密信息，往往會造成互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓現(xiàn)象。因此，應(yīng)該進一步強化無線傳感器互聯(lián)網(wǎng)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(yōu)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)安全通信協(xié)議實現(xiàn)技術(shù)[J].電工程技術(shù),2014(3):15-18.

[3]試析生物免疫原理的新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全算法研究[J].科技創(chuàng)新導報,2015(3):33-33.

[4]滕少華,洪源,李日貴,等.自適應(yīng)多趟聚類在檢測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng),2015(2):150-153.

[5]劉云.基于流密碼的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全若干問題管窺[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2014(10):99-100.

第6篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

>> 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 智能電網(wǎng)中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 嵌入式服務(wù)器在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電力變壓器檢修中的應(yīng)用 改進的RSA算法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用 基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在礦井安全監(jiān)控中的應(yīng)用 基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在消防報警系統(tǒng)中的應(yīng)用 LDPC碼的設(shè)計以及在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 論混合學習在“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”教學中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在公安消防中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能交通中的應(yīng)用 AODV協(xié)議在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分析 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)院住院管理系統(tǒng)中的應(yīng)用 淺析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在溫室環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在土壤肥力監(jiān)測中的應(yīng)用 常見問題解答 當前所在位置：？fr=ala0_1_1.

[2] 組成倫[M].合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，2003.

[3] Huang C F， Tseng Y C. The Coverage Problem in a Wireless Sensor Network[J]. Mobile Networks and Applications， 2005， 10（8）： 519-528.

[4] Wan P J， Yi C W. Coverage by Randomly Deployed Wireless Sensor Networks[J]. IEEE/ACM Transactions on Networking， 2006， 14（6）： 2658-2669.

[5] Kumar S， Lai T H， Arora A. Barrier Coverage with Wireless Sensors[C]//Proceedings of the 11th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking. Cologne： MobiCom Press， 2005， 284-98.

[6] Chakrabarty K，Iyengar S，Qi H， et al. Grid Coverage or Surveillance and Target Location in Distributed Sensor Networks[J].IEEE Transactions on Mobile Computers， 2002，51（12）： 1448-1453.

[7] Clouqueur T， Phipatanasuphorn V， Ramanathan P， et al. Sensor Deployment Strategy for Target Detection[C]//Proceedings of the 1st ACM International Workshop on Wireless Sensor Networks and Applications. Atlanta： WSNA Press，2002，42-48.

[8] Toumpis S，Tassiulas L.Optimal Deployment of Large Wireless Sensor Networks[J]. IEEE Transactions on Information Theory，2006，52（7）： 2935-2953.

[9] Zhang X， Wicker S B. On the Optimal Distribution of Sensors in a Random Field[J]. ACM Transactions on Sensor Networks，2005，1（11）：301-306.

第7篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

關(guān)鍵詞：WSN智能 無線網(wǎng)絡(luò)傳感器

在信息化社會，幾乎沒有任何一種科學技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用能夠離得開傳感器和信號探測技術(shù)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(fā)、采集、傳送和處理息息相關(guān)。分析當前信息與技術(shù)發(fā)展狀態(tài)，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(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)良特征。

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義和特點

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以看成是由數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)分布網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的節(jié)點,各節(jié)點通過協(xié)議自組成一個分布式網(wǎng)絡(luò),再將采集來的數(shù)據(jù)通過優(yōu)化后經(jīng)無線電波傳輸給信息處理中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特點：

1.硬件資源有限。WSN節(jié)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(xié)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(jié)點會密集地分布于待測區(qū)域內(nèi),人工補充能量的方法已經(jīng)不再適用。每個節(jié)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(wǎng)絡(luò)的中斷。所以，任何WSN技術(shù)和協(xié)議的研究都要以節(jié)能為前提。

3.無中心。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,所有節(jié)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(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點通過分布式算法來相互協(xié)調(diào),在無人值守的情況下,節(jié)點就能自動組織起一個測量網(wǎng)絡(luò)。而正因為沒有中心,網(wǎng)絡(luò)便不會因為單個節(jié)點的脫離而受到損害。節(jié)點可以隨時加入或離開網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行，具有很強的抗毀性。

4.自組織。網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無需依賴于任何預設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡(luò)。

5.多跳（Multi-hop）路由。WSN節(jié)點通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節(jié)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(jié)點進行通信，則需要通過中間節(jié)點進行路由。WSN中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成的。

6.動態(tài)拓撲。WSN是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點可以隨處移動；一個節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運行；也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。這些都會使網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動態(tài)拓撲組織功能。

7.節(jié)點數(shù)量眾多，分布密集。WSN節(jié)點數(shù)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)通過無線電波進行數(shù)據(jù)傳輸,雖然省去了布線的煩惱,但是相對于有線網(wǎng)絡(luò),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(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)更容易受到攻擊。被動竊聽、主動入侵、拒絕服務(wù)則是這些攻擊的常見方式。因此,安全性在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中至關(guān)重要。

二、傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究

1.環(huán)境的監(jiān)測和保護

應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測的傳感器網(wǎng)絡(luò)，一般具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派人現(xiàn)場維護的優(yōu)點。通過密集的節(jié)點布置，可以觀察到微觀的環(huán)境因素，為環(huán)境研究和環(huán)境監(jiān)測提供了嶄新的途徑傳感器網(wǎng)絡(luò)研究在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域已經(jīng)有很多的實例。這些應(yīng)用實例包括:對海島鳥類生活規(guī)律的觀測；氣象現(xiàn)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(zāi)的預警：通過在水壩、山區(qū)中關(guān)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(zāi)到來之前預警信息，從而及時排除險情或者減少損失。

農(nóng)業(yè)管理:通過在農(nóng)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(nóng)田管理微觀調(diào)控，促進農(nóng)作物生長。

2.軍事領(lǐng)域

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)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。

3.一般應(yīng)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(nèi)，獲取室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，從而為居室環(huán)境控制和危險報警提供依據(jù)：

智能家居：通過布置于房間內(nèi)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(diào)、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(huán)境。

建筑安全：通過布置于建筑物內(nèi)的圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等傳感器，發(fā)現(xiàn)異常事件及時報警，自動啟動應(yīng)急措施。

智能交通:通過布置于道路上的速度、識別傳感器，監(jiān)測交通流量等信息，為出行者提供信息服務(wù)，發(fā)現(xiàn)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(jiān)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(wǎng)絡(luò)研究熱點問題和關(guān)鍵技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)以應(yīng)用為目標，其構(gòu)建是一個龐大的系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及界面接口技術(shù)的研究意義重大。如果我們把傳感器網(wǎng)絡(luò)按其功能抽象成五個層次的話，將會包括基礎(chǔ)層(傳感器集合)、網(wǎng)絡(luò)層(通信網(wǎng)絡(luò))、中間件層、數(shù)據(jù)處理和管理層以及應(yīng)用開發(fā)層。

第8篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 體系結(jié)構(gòu) 組網(wǎng)特點 通信協(xié)議

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)為自組多跳網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點同時具有傳感、信息處理以及無線通信功能，每個節(jié)點通過多跳路由連接到無線網(wǎng)關(guān)，通過無線網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)與監(jiān)控終端的通信。鑒于節(jié)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(jié)點數(shù)量要多，分布要密集。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有如下幾方面特點。①硬件功能有限。由于節(jié)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(shè)備差很多。②續(xù)航時間有限。該方式為電池供電，且節(jié)點體積較小，分部環(huán)境較復雜，因而無法為電池充電或者為節(jié)點更換電池，一旦能源消耗完畢，該節(jié)點也就死亡，因此在傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中，一切以節(jié)能為前提。③自組織性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋都是由節(jié)點自助完成的，不需要依賴任何支撐網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。④無中心性。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點都是相對獨立和平等的，任意節(jié)點的離開或加入都不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行。⑤多跳路由。無線傳輸網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點只能在小范圍內(nèi)進行通信，因而若希望實現(xiàn)與網(wǎng)關(guān)或者監(jiān)控終端的通信則必須通過其他節(jié)點進行路由實現(xiàn)。⑥節(jié)點數(shù)量龐大，網(wǎng)絡(luò)分布密集。在某一區(qū)域進行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署時需要使用大量的節(jié)點來維持網(wǎng)絡(luò)的容錯性和抗毀性。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議主要分為物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。對于這些協(xié)議需要進行具體討論，現(xiàn)有的如IEEE802.1x協(xié)議無法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

3.1 物理層 物理層的主要作用為產(chǎn)生載波對所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行調(diào)制與解調(diào)。當前時期對物理層節(jié)點的設(shè)計思路主要有兩種，一種為使用MEMS和集成電路技術(shù)等對節(jié)點的微處理器、傳感器等模塊進行設(shè)計；另一種為使用現(xiàn)有的商業(yè)元器件進行節(jié)點構(gòu)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(yōu)勢；激光則在通信保密性能和傳輸速度方面具有優(yōu)勢，但是這兩種方式均要求發(fā)送端和接收端在視線范圍內(nèi)，很難在實際中應(yīng)用實現(xiàn)，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(jié)點進行設(shè)計是一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究方向。

3.2 鏈路層 鏈路層的主要作用是對節(jié)點通信進行控制。其中主要涉及媒體訪問控制協(xié)議（MAC協(xié)議）和錯誤控制算法。

其中媒體訪問控制協(xié)議可以在節(jié)點之間建立通信鏈路，維持節(jié)點之間使用平等有效的帶寬進行數(shù)據(jù)傳輸。通常這些協(xié)議可以分為基于隨機競爭和基于預約的兩種協(xié)議。

基于競爭的MAC協(xié)議以IEEE802.11協(xié)議為代表，該類協(xié)議可以依靠射頻接收部分的偵聽功能對網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進行通信控制，但是該類協(xié)議需要通信設(shè)備處于持續(xù)監(jiān)聽狀態(tài)，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(xié)議被研究應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，該協(xié)議使用載波偵聽多路訪問/沖突避免技術(shù)保證節(jié)點在進行通信時維持在喚醒狀態(tài)，通信完畢進入睡眠狀態(tài)，當其他節(jié)點需要使用該節(jié)點進行路由時，該節(jié)點可以被喚醒。

基于預約的MAC協(xié)議主要是基于時分多址的協(xié)議，如自組織媒體訪問控制協(xié)議等。使用該協(xié)議的節(jié)點可以發(fā)現(xiàn)臨近節(jié)點，并與其建立通信鏈路。當前節(jié)點使用一個TDMA協(xié)議框架在時隙時間內(nèi)與臨近節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信，完成通信后進入睡眠狀態(tài)。

錯誤控制算法則是對網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)發(fā)送，若信息相同則認為數(shù)據(jù)傳輸無誤。

3.3 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主要負責對路由進行維護和發(fā)現(xiàn)，并設(shè)計適當?shù)穆酚蓞f(xié)議對傳輸數(shù)據(jù)進行路由。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為拓撲結(jié)構(gòu)，按照路由協(xié)議不同可以分為平面路由協(xié)議和分級路由協(xié)議。其中平面路由協(xié)議中的各節(jié)點處于平等地位，但會產(chǎn)生大量的控制信息，可控性能較差；而分級路由協(xié)議可以有效控制網(wǎng)絡(luò)路由信息數(shù)量，可控性能較好，但是其在群頭節(jié)點方面的缺陷限制了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。

4 總結(jié)

鑒于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用成熟的通用協(xié)議，故目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中在MAC協(xié)議和路由協(xié)議等方面。

參考文獻：

[1]崔莉，鞠海玲，苗勇，李天璞，劉巍，趙澤.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進展[J].計算機研究與發(fā)展，2005，42（1）.

第9篇：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范文

關(guān)鍵詞:WSN;路由協(xié)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(wǎng)絡(luò)(Wirless Sensor Network)是伴隨著微電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展而興起的一種新型的信息獲取技術(shù)。從其開始發(fā)展的20世紀90年代至今,受到業(yè)界的極大關(guān)注,被譽為是本世紀最具影響的技術(shù)之一。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一組被隨意散步在工作區(qū)域的集成了傳感模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊的傳感器構(gòu)成的能夠根據(jù)所處環(huán)境感知對象信息,自主完成指定的任務(wù)的自組織網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。在軍事領(lǐng)域、工業(yè)控制、醫(yī)療健康、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災(zāi)、遠程控制領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。具有大規(guī)模,無分區(qū),無基礎(chǔ)設(shè)施的支持,以數(shù)據(jù)為中心,節(jié)點自組織性,節(jié)點體積小、成本低,多數(shù)節(jié)點不移動,多個節(jié)點監(jiān)測同一事件(Many to One),要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有盡可能長的工作時間等特點。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)[3]

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由匯聚節(jié)點、傳感節(jié)點和Internet及監(jiān)控系統(tǒng)組成,其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。傳感節(jié)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(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。匯聚節(jié)點監(jiān)聽并處理網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的事件消息,查詢信息或任務(wù)等,將收集到的信息通過Internet或衛(wèi)星等送到遠程監(jiān)控中心[4]。

2 無線傳感器網(wǎng)的路由協(xié)議

2.1 無線傳感器網(wǎng)路由協(xié)議概述

不同于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò),無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大,節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中隨機部署,節(jié)點的計算、通信能力有限,攜帶的能量也有限。節(jié)點只能獲取網(wǎng)絡(luò)的局部拓撲信息,所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議設(shè)計具有挑戰(zhàn)性。

好的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議要求如下[5]:

1)能量高效性?？紤]硬件上的限制,路由協(xié)議應(yīng)該盡量簡單。同時,路由協(xié)議不僅應(yīng)考慮單個節(jié)點的能量消耗,還需要考慮整個網(wǎng)絡(luò)能量消耗的均衡性。

2)可擴展性。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大,節(jié)點只能獲取局部信息,路由協(xié)議應(yīng)該能滿足大量節(jié)點協(xié)同全局工作。

3)魯棒性。路由協(xié)議應(yīng)該能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點變化及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化。

4)低延時性。路由協(xié)議應(yīng)盡可能的降低任務(wù)發(fā)出到應(yīng)答所需的時間,及時將數(shù)據(jù)傳送給遠程控制中心。

2.2 無線傳感器路由協(xié)議分類

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議是將數(shù)據(jù)信息從源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點的機制。人們針對不同的網(wǎng)絡(luò)需求研究了大量的路由協(xié)議,可以分為:1)以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議,其代表算法有SPIN(Flooding)[6],Directed Diffusion(Gradient)[7];2)基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議,其代表算法有LEACH[8],TTDD[9];3)基于地理信息的路由協(xié)議,其代表有GPSR[10],GEAR[11];4)基于QoS的路由協(xié)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(xié)議。

2.3 基于地理信息的路由協(xié)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(xié)議,其主要利用節(jié)點的地理位置信息,且假設(shè)所有節(jié)點都進行了位置的統(tǒng)一編址,每個節(jié)點使用貪婪算法轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)發(fā)是選擇鄰居節(jié)點中離數(shù)據(jù)包的目的節(jié)點更近的方作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。

當出現(xiàn)當前節(jié)點到目的節(jié)點的距離比任何鄰居節(jié)點都短時,會導致數(shù)據(jù)無法傳輸。解決方法是采用邊界轉(zhuǎn)發(fā)。即數(shù)據(jù)沿著平面圖的邊界來發(fā)現(xiàn)路由。平面圖是一個二維空間的結(jié)構(gòu)且其內(nèi)無任意相交直線。對于GPSR算法,采用刪除網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中交叉的邊來構(gòu)造平面圖,構(gòu)造的算法有RNG(Relative Neighborhood Graph)、GG(Gabriel Graph)。

邊界轉(zhuǎn)發(fā)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(zhuǎn)發(fā)的具體方法如圖3所示。數(shù)據(jù)在x處進入平面邊界轉(zhuǎn)發(fā),平面圖的邊把整個區(qū)域分成許多有界與無界區(qū),稱為face,數(shù)據(jù)沿face邊向目的節(jié)點D轉(zhuǎn)發(fā),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(yōu)點是:采用局部最優(yōu)的貪婪算法,節(jié)點不需要了解全網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu),減小了路由的開銷。適用于節(jié)點靜態(tài)也適用于節(jié)點移動的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。GPSR算法的缺點是:該算法需要其他定位方法來獲取節(jié)點的地理位置信息。節(jié)點需要維護鄰居節(jié)點的位置信息。當網(wǎng)絡(luò)通信量不平衡時,會破壞網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)上針對鄰居節(jié)點信息,及有局部優(yōu)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(wǎng)絡(luò)的能源有效性的路由算法。此算法假定節(jié)點已知本身與目標區(qū)域的地理位置信息,節(jié)點已知自己的剩余能量,且節(jié)點間的無線鏈路為對稱結(jié)構(gòu)。路由選擇依據(jù)節(jié)點到目標區(qū)域的能量消耗和節(jié)點本身所剩能量,選取最小代價節(jié)點作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的方式。GEAR算法傳送數(shù)據(jù)包括兩個階段:查詢目的區(qū)域路徑和目標域內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送。

在查詢目的區(qū)域路徑階段,如果所有鄰居節(jié)點能量相當時,采用傳統(tǒng)的貪婪算法來選擇轉(zhuǎn)發(fā),如不是,計算節(jié)點到達目的節(jié)點的代價來選擇鄰居作為下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。當不知道實際代價時,使用估計代價。設(shè)Ni為當前節(jié)點的鄰居,R為目標區(qū)域的中心位置。則節(jié)點到達目標的實際代價為:

(1)

估計代價為:

(2)

在域內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)階段,可使用兩種方式,一種為泛洪,在目標區(qū)域密度較低時使用;一種為遞歸的目標數(shù)據(jù)傳送,直到區(qū)域只剩唯一的節(jié)點。

當節(jié)點的鄰居節(jié)點傳輸?shù)拇鷥r都比本地節(jié)點大的時候,會出現(xiàn)路由空洞,數(shù)據(jù)無法傳輸,這個時候選擇鄰居節(jié)點中代價最小的作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。這時本地節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)代價為:

F(N,R)=F(Nmin,R)+C(N,Nmin)(3)

其中,C(N,Nmin)為數(shù)據(jù)從本地節(jié)點到代價最小的節(jié)點的代價。

GEAR路由協(xié)議的優(yōu)點有:利用地理位置且考慮了節(jié)點的消耗與剩余能量,路由選擇可以達到局部最優(yōu),且使用區(qū)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(xiàn)路由空洞,路由開銷較大,且不適合在節(jié)點移動的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中用。

3 路由協(xié)議的研究成果與挑戰(zhàn)

在前面我們對現(xiàn)有的,尤其是基于地理位置信息的路由協(xié)議進行了簡單介紹。在現(xiàn)階段,無線傳感器的路由協(xié)議的研究還面臨許多方面的挑戰(zhàn),主要體現(xiàn)在:

1) 能源有效性:怎樣能提高能量效率,實現(xiàn)全網(wǎng)的能量均衡,延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期。

2) QoS:由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量有限,負載不均等情況,所以傳統(tǒng)的QoS算法不適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS路由協(xié)議目前是一項有挑戰(zhàn)性的課題。

3) 路由安全性:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)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(xié)議所面臨的挑戰(zhàn)。

4 小結(jié)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究從起步到現(xiàn)在,已經(jīng)取得了顯著的成果,本文僅重點介紹了經(jīng)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(xiàn)能量高效性,如何更好的支持節(jié)點移動的無線傳感器網(wǎng),如何具有更好的可擴展性,如何適用于各種應(yīng)用的場合,發(fā)揮作用,仍是今后路由算法的發(fā)展趨勢。解決的辦法有專用領(lǐng)域?qū)Ｓ迷O(shè)計,跨層路由協(xié)議的設(shè)計及進行新技術(shù)的開發(fā)等[5]。

參考文獻:

[1] Zhao F, Guibas L J, Wireless Sensor Networks:An Information Processing Approach[M].Morgan Kaufmann,2004.

[2] Hac A:Wireless Sensor Network Designs [M].New York:John Wiley & Sons,2003.

[3] Callaway E H. Wireless Sensor Network: Architecture and Protocols[M]. CRC Press LLC, 2004:41-63.

[4] 唐渝川.基于復合定位的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)層次路由協(xié)議設(shè)計與實現(xiàn) [D].南京: 南京航空航天大學,2007

[5] 趙強利,蔣艷凰,徐明.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分析與比較[J].計算機科學,2009,36(2):35-38.

[6] Heinzalman W, Kulik J, Balakrishnan H. Negotiation-based Protocols for disseminating information in wireless Sensor Networks[J].Wireless Networks. 2002,8(2/3):169-185.

[7] Intanagonwiwat C, Govindan R, Estrin D. Directed Diffusion:A Sealable and Robust Communication Paradigm for Sensor Networks[A].Proceeding of ACM Mobicom[C].Bostion,MA,2000:56-67.

[8] HeinzelmanW,ChandrakasanA,BalakrishnanH.Energy-efficient communication protocol for wireless sensor networks.Proceeding of the Hawaii International Conference System Scien-ces.Hawaii,2000.

[9] Ye F, Luo H, Cheng J, et al. A Two-tier Data Dissemination Model for large Scale Wireless Sensor Networks [A].Proceedings of the 8tth Annual ACMIEEE International Conference on Mobile Computing and Networking [C].New York:ACM Press,2002:148-159.

[10] Brad Karp,H.T.Kung.GPSR:Greedy Perimeter Stateless Routing for Wireless Netwoks.In:ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking.Boston,Massachusetts,United States,2000:243-254.

[11] Yu Y, Estrin D, Govindan R. Geographical and energyaware routing:a recursive data dissemination protocol for wireless sensor networks. Technical Report UCLA-CSD TR-01-0023. UCLA Computer Science Department,2001.

[12] He T,Stankovic J A,lu C Y,et al.SPEED:a stateless protocol for real-time communication in sensor networks:Proceedings of International Conference on Distributed Computing Systems. Providence,RI,2003.