無線傳感器網絡發(fā)展現狀研究
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2．3 覆蓋
覆蓋控制作為WSN中的一個基本問題，反映了網絡所能提供的感知質量，從而優(yōu)化WSN空間資源得到優(yōu)化分配，進而更好地完成環(huán)境感知、信息獲取和有效傳輸的任務。按照WSN節(jié)點配置方式的不同，覆蓋問題分為確定性覆蓋、隨機覆蓋兩大類。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(jié)點位置確定網絡拓撲情況或增加關鍵區(qū)域的傳感器節(jié)點密度，這種情況被稱為確定性覆蓋問題。
X．Wang等人提出了一種分布式網絡配置協(xié)議(CCP)。該協(xié)議規(guī)定網絡中的節(jié)點一共有三種狀態(tài)，分別為休眠、活動和監(jiān)聽。監(jiān)聽狀態(tài)時，節(jié)點采集鄰居節(jié)點的狀態(tài)信息，執(zhí)行K覆蓋算法。K覆蓋算法確定該節(jié)點處于何種工作狀態(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絡覆蓋的最差情況，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絡的最佳覆蓋情況，并證明了最大暴露路徑問題是NP難問題，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到周圍最近傳感器的最小距離最大化以及最大距離最小化。通過Voronoi圖和Delaunay三角形查找最大突破和支撐路徑。根據兩個極限情況，得到臨界的網絡路徑結果完成網絡節(jié)點的配置。
2．4 數據融合
大多數無線WSN應用都是由大量傳感器節(jié)點構成的，共同完成信息收集、目標監(jiān)視和感知環(huán)境的任務。在信息采集過程中，各個節(jié)點直接傳輸數據到匯聚節(jié)點的方法顯然是不合適的。通過數據融合技術，將多份數據或信息進行處理，能夠組合出更高效、更符合用戶需求的數據。
數據融合中，集中式融合方法容易帶來網絡擁塞，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線傳感網絡研究的熱點問題之一。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(jié)點之間都有通信。Xi-ao等人在傳感器網絡提出了分布式一致濾波方法，采用加權最小二乘近似估實現計靜態(tài)參數狀態(tài)。R．O．Saber等人提出了一種動態(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，因而又稱為卡爾曼一致性濾波器(KCF)。
2．5 網絡安全
缺乏有效的安全機制已經成為應用的主要障礙。加密是網絡安全技術中最基本的方法。為了建立傳感器網絡的安全機制和協(xié)議，需要在通信節(jié)點對之間設立共享密鑰。鄰居節(jié)點不確定，以及網絡中任何一對節(jié)點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，無需建立附加的密鑰，故無需節(jié)點問通信，是一種節(jié)能方法。然而當網絡中某個節(jié)點遭受攻擊時，整個網絡都有可能遭到破壞。Tassos等人提出分簇密鑰管理，簇內成員共享相同的密鑰，簇間通信則通過位于簇交界處的節(jié)點完成。這類節(jié)點中存儲多個密鑰并完成密鑰轉換，保證全網的安全通信。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絡中的一些節(jié)點仍能保證密鑰的安全。該協(xié)議在S連通圖中尋找S節(jié)點不相交路徑發(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，如果不能訪問所有的共享密鑰，入侵者也無法恢復數據。
3 總結與展望
與其他網絡不同，WSN可以廣泛地應用在民用、環(huán)境監(jiān)測及工業(yè)等不同的領域。WSN針對不同的應用有不同假設和需求。當前已經提出一系列協(xié)議，它們有各自的優(yōu)點和適用的環(huán)境，也存在一些不足。而隨著工藝、計算機及其網絡技術的發(fā)展，WSN必將得到越來越廣泛的應用，迫切需要高效的支撐技術算法和協(xié)議。本文給出將來WSN的幾個發(fā)展方向：
①能效問題研究是無線傳感網絡中的熱點研究問題。針對不同應用的能效節(jié)點自定位算法、優(yōu)化覆蓋算法、時間同步算法都是值得進一步深入研究的問題，進一步提高網絡的性能，延長網絡的生命周期。
②在高密度網絡中，需要大范圍時間同步。時間同步可以減少事件碰撞、能量浪費和統(tǒng)一更新。現有的時間同步方案致力于同步網絡中的局部節(jié)點時鐘以及較少的能量負擔。接下來的研究可以更多地關注最小化長時間的不確定性誤差，提高精度。
③WSN中布置了大量的節(jié)點，隨著時間發(fā)展會產生大量的數據。數據壓縮、融合和聚合技術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(xù)時間采集網絡也是具有挑戰(zhàn)性的研究領域。
④WSN的安全檢測問題。安全協(xié)議需要能監(jiān)視、檢測，同時應對入侵者的攻擊?，F有的許多安全協(xié)議多數是針對網絡層和數據鏈路層的。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值得研究的問題。跨層的安全檢測是網絡安全研究中的又一具有挑戰(zhàn)性的課題。
⑤可擴展性。保證網絡的可擴展性是WSN的另一項關鍵需求。由于能消耗盡、節(jié)點故障、通信故障等原因，網絡的拓撲結構常常會發(fā)生變化，如果沒有網絡的可擴展性保證，網絡的性能會隨著網絡的規(guī)模增加或是隨著時間而顯著降低。
⑥WSN有著分層的體系結構，導致各層的優(yōu)化設計不能保證整個網絡的設計最優(yōu)。將MAC與路由相結合進行跨層設計可以有效節(jié)省能量，延長網絡的壽命。傳感器網絡的能量管理、低功耗設計、時間同步和節(jié)點定位方面也可以結合實際，跨層優(yōu)化設計。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/156159.htm
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