無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )發(fā)展現狀研究
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2．3 覆蓋
覆蓋控制作為WSN中的一個(gè)基本問(wèn)題，反映了網(wǎng)絡(luò )所能提供的感知質(zhì)量，從而優(yōu)化WSN空間資源得到優(yōu)化分配，進(jìn)而更好地完成環(huán)境感知、信息獲取和有效傳輸的任務(wù)。按照WSN節點(diǎn)配置方式的不同，覆蓋問(wèn)題分為確定性覆蓋、隨機覆蓋兩大類(lèi)。如果WSN的狀態(tài)相對固定或是WSN環(huán)境已知，就可以根據預先配置的節點(diǎn)位置確定網(wǎng)絡(luò )拓撲情況或增加關(guān)鍵區域的傳感器節點(diǎn)密度，這種情況被稱(chēng)為確定性覆蓋問(wèn)題。
X．Wang等人提出了一種分布式網(wǎng)絡(luò )配置協(xié)議(CCP)。該協(xié)議規定網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)一共有三種狀態(tài)，分別為休眠、活動(dòng)和監聽(tīng)。監聽(tīng)狀態(tài)時(shí)，節點(diǎn)采集鄰居節點(diǎn)的狀態(tài)信息，執行K覆蓋算法。K覆蓋算法確定該節點(diǎn)處于何種工作狀態(tài)，還可以事先指定的任意的覆蓋度。G．Veltri等人提出最小最大暴露路徑算法。最小暴露路徑可以看成是傳感器網(wǎng)絡(luò )覆蓋的最差情況，文中給出單傳感器情況下閉合形式解。此解可以看作是快速的近似計算的基礎。最大暴露路徑算法可以看成是網(wǎng)絡(luò )的最佳覆蓋情況，并證明了最大暴露路徑問(wèn)題是NP難問(wèn)題，還給出了幾種近似解算法。Megerian等人提出了最壞最佳覆蓋算法。首先定義了最大支撐路徑(maximal support path)和最大突破路徑。分別使得路徑上的點(diǎn)到周?chē)罱鼈鞲衅鞯淖钚【嚯x最大化以及最大距離最小化。通過(guò)Voronoi圖和Delaunay三角形查找最大突破和支撐路徑。根據兩個(gè)極限情況，得到臨界的網(wǎng)絡(luò )路徑結果完成網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的配置。
2．4 數據融合
大多數無(wú)線(xiàn)WSN應用都是由大量傳感器節點(diǎn)構成的，共同完成信息收集、目標監視和感知環(huán)境的任務(wù)。在信息采集過(guò)程中，各個(gè)節點(diǎn)直接傳輸數據到匯聚節點(diǎn)的方法顯然是不合適的。通過(guò)數據融合技術(shù)，將多份數據或信息進(jìn)行處理，能夠組合出更高效、更符合用戶(hù)需求的數據。
數據融合中，集中式融合方法容易帶來(lái)網(wǎng)絡(luò )擁塞，帶寬受限，容錯能力差。因而，設計合理有效的分布式的濾波算法已成為當前無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。最早提出的全分散卡爾曼濾波器證明分散融合結果與集中融合結果相同，但是要求所有節點(diǎn)之間都有通信。Xi-ao等人在傳感器網(wǎng)絡(luò )提出了分布式一致濾波方法，采用加權最小二乘近似估實(shí)現計靜態(tài)參數狀態(tài)。R．O．Saber等人提出了一種動(dòng)態(tài)分布一致估計方法，該方法將集中卡爾曼濾波分解為n個(gè)微卡爾曼濾波器。文中證明的濾波結果與集中濾波的結果相同。參考文獻中提出的一致濾波器直接作用于狀態(tài)空間變量的估計值，因而又稱(chēng)為卡爾曼一致性濾波器(KCF)。
2．5 網(wǎng)絡(luò )安全
缺乏有效的安全機制已經(jīng)成為應用的主要障礙。加密是網(wǎng)絡(luò )安全技術(shù)中最基本的方法。為了建立傳感器網(wǎng)絡(luò )的安全機制和協(xié)議，需要在通信節點(diǎn)對之間設立共享密鑰。鄰居節點(diǎn)不確定，以及網(wǎng)絡(luò )中任何一對節點(diǎn)有唯一的密鑰需要足夠的存儲資源，因而是不合適的。
Basagni等人提出全局共享密鑰。該方法對存儲需求小，無(wú)需建立附加的密鑰，故無(wú)需節點(diǎn)問(wèn)通信，是一種節能方法。然而當網(wǎng)絡(luò )中某個(gè)節點(diǎn)遭受攻擊時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )都有可能遭到破壞。Tassos等人提出分簇密鑰管理，簇內成員共享相同的密鑰，簇間通信則通過(guò)位于簇交界處的節點(diǎn)完成。這類(lèi)節點(diǎn)中存儲多個(gè)密鑰并完成密鑰轉換，保證全網(wǎng)的安全通信。A．Wacker等人提出了分散化密鑰交換協(xié)議，即使攻擊者已入侵網(wǎng)絡(luò )中的一些節點(diǎn)仍能保證密鑰的安全。該協(xié)議在S連通圖中尋找S節點(diǎn)不相交路徑發(fā)送共享密鑰，并在路徑中建立鏈接，并將共享密鑰加密。一旦密鑰共享建立，如果不能訪(fǎng)問(wèn)所有的共享密鑰，入侵者也無(wú)法恢復數據。
3 總結與展望
與其他網(wǎng)絡(luò )不同，WSN可以廣泛地應用在民用、環(huán)境監測及工業(yè)等不同的領(lǐng)域。WSN針對不同的應用有不同假設和需求。當前已經(jīng)提出一系列協(xié)議，它們有各自的優(yōu)點(diǎn)和適用的環(huán)境，也存在一些不足。而隨著(zhù)工藝、計算機及其網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，WSN必將得到越來(lái)越廣泛的應用，迫切需要高效的支撐技術(shù)算法和協(xié)議。本文給出將來(lái)WSN的幾個(gè)發(fā)展方向：
①能效問(wèn)題研究是無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )中的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。針對不同應用的能效節點(diǎn)自定位算法、優(yōu)化覆蓋算法、時(shí)間同步算法都是值得進(jìn)一步深入研究的問(wèn)題，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò )的性能，延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )的生命周期。
②在高密度網(wǎng)絡(luò )中，需要大范圍時(shí)間同步。時(shí)間同步可以減少事件碰撞、能量浪費和統一更新?，F有的時(shí)間同步方案致力于同步網(wǎng)絡(luò )中的局部節點(diǎn)時(shí)鐘以及較少的能量負擔。接下來(lái)的研究可以更多地關(guān)注最小化長(cháng)時(shí)間的不確定性誤差，提高精度。
③WSN中布置了大量的節點(diǎn)，隨著(zhù)時(shí)間發(fā)展會(huì )產(chǎn)生大量的數據。數據壓縮、融合和聚合技術(shù)能有效地減少數據傳送量?；谑录膲嚎s、融合、聚合方案和連續時(shí)間采集網(wǎng)絡(luò )也是具有挑戰性的研究領(lǐng)域。
④WSN的安全檢測問(wèn)題。安全協(xié)議需要能監視、檢測，同時(shí)應對入侵者的攻擊?，F有的許多安全協(xié)議多數是針對網(wǎng)絡(luò )層和數據鏈路層的。然而惡意攻擊可能出現在任何層中，不同層的安全檢測是一個(gè)值得研究的問(wèn)題?？鐚拥陌踩珯z測是網(wǎng)絡(luò )安全研究中的又一具有挑戰性的課題。
⑤可擴展性。保證網(wǎng)絡(luò )的可擴展性是WSN的另一項關(guān)鍵需求。由于能消耗盡、節點(diǎn)故障、通信故障等原因，網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構常常會(huì )發(fā)生變化，如果沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )的可擴展性保證，網(wǎng)絡(luò )的性能會(huì )隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的規模增加或是隨著(zhù)時(shí)間而顯著(zhù)降低。
⑥WSN有著(zhù)分層的體系結構，導致各層的優(yōu)化設計不能保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的設計最優(yōu)。將MAC與路由相結合進(jìn)行跨層設計可以有效節省能量，延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )的壽命。傳感器網(wǎng)絡(luò )的能量管理、低功耗設計、時(shí)間同步和節點(diǎn)定位方面也可以結合實(shí)際，跨層優(yōu)化設計。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/156159.htm
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