物联网:无线传感器网络的关键技术

物联网:无线传感器网络的关键技术

2020-10-05 15:53:21 admin

无线传感器网络技术问题包括数据处理、通信和传感器管理,由于环境的不稳定、不确定和带宽限制,给无线传感器网络带来了挑战。

1、网络拓扑控制

无线传感器网络是自组的,拓扑具有非常重要的意义,一个好的网络拓扑控制管理对提高协议效率很有帮助,还能延长网络寿命。

目前传感器网络拓扑的研究方向是在满足网络覆盖和连通时通过选择路由路径,生成高效转发数据的拓扑结构。拓扑控制分为两种——节点功率控制和层次型拓扑控制。功率控制在满足网络连通时减少节点发射功率。层次型拓扑控制用分簇机制,节点作为簇头,每个节点数据都通过簇头转发。

物联网:无线传感器网络的关键技术


2、网络协议

因为传感器节点的能量有限,每个节点只能获得局部信息,节点上的协议要尽可能简单。拓扑结构的变化对网络协议提出高要求,研究的重点集中在网络层和数据链路层上。

网络层路由协议决定信息的传输,好的协议细致到每个节点的能耗,还能关心整个网络的能耗,能延长网络生存期。目前已经有很多较好的路由机制。

数据链路层用MAC协议控制传感器节点的通信和工作,确保数据能发送和接收。设计MAC协议先要考虑节能和可扩,公平和带宽利用是其次的。MAC层能量消耗发生在空闲侦听和接收无用数据方面。为了减少能耗,MAC协议通常采用交替侦听,根据需求进行侦听和睡眠。MAC协议研究也在研究如何减少这些情况,从而做到降低能耗延长寿命。

3、网络安全机制

与无线网一样,安全问题是要考虑的重点问题。传感器网络存在窃听、恶意路由等问题,特别是在安防网络、军事监视等部署无线传感器网的安全问题上。安全问题可以总结为:非法截获、节点遭破坏、识别伪节点、向已有网络添加合法节点等方面。

无线传感器网络面临的安全问题在各协议层都要考虑,每层研究重点不同,为保证数据和任务的安全,无线传感器网络要实现基本的安全机制,主要从两个方面考虑:

一方面从维护路由安全出发,寻找安全路由来保证网络安全。如果路由协议被破坏导致消息被篡改对应用层数据没有安全性。一种叫有安全意识的路由被提出,基本思想是找出真实值和节点的关系,然后利用真实值来生成安全路由。

另一方面是安全协议方面,假定传感器网络为政要提供安全保护,提供安全方案为解决安全问题带来普适模型。在具体实现上,假定基站正常工作并且是安全的,满足必要计算速度、容量,基站功率满足加密和路由要求,通信模式点到点,通过端到端的加密保证数据传输的安全。