WSN Overview

  
无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点(sensor node )组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者。此种网络中一般也有一个或几个基站(称作sink)用来集中从小型传感器收集的数据。
 
传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。
Sensor Node是一种非常小型的计算机,一般由以下几部分组成:
1
.处理器和内存(一般能力都比较有限)。
2
.各类传感器(温度、湿度、声音、加速度、全球定位等)。
3
.通讯设备(一般是无线电收发器或光学通信设备)。
4
.电池(一般是干电池,也有使用太阳能电池的)。
5
.其他设备,包括各种特定用途的芯片,串行并行接口等( USB RS232 )。
传感器很多时候被布置在近地环境中,地波吸收现象不能被忽视,并且高密度布置的传感器网络中的多用户接口也造成了很高的误比特率,传输模型更偏向于分层次模型(多对一传输)。
关键问题:
网络安全协议问题
1信息被非法用户截获;
2一个节点遭破坏
3识别伪节点;
4如何向已有传感器网络添加合法的节点。
idea1:有安全意识的路由”(SAR),其思想是找出真实值和节点之间的关系,然后利用这些真实值去生成安全的路由。假设两个军官利用按需距离矢量路由(Ad Hoc On Demand Distance Vector Routing,AODV)协议通过ad hoc网络来通信,他们的通信基于Bell-La安全模型(PadulaBell-La Padula Confidentiality Model)[2],这种模型中,当节点的安全等级达不到要求时,其就会自动的从路由选择中退出以保证整个网络的路由安全,可以通过多径路由算法改善系统的稳健性(robustness),数据包通过路由选择算法在多径路径中向前传送,在接收端内通过前向纠错技术得到重建。网状多径路由协议。此协议中应用了选择性向前传送数据包和端到端的前向纠错解码技术,配合适合传感器网络的网状多径搜索机制,能减少信号开支(signaling overhead),简化节点数据库,增大系统的吞吐量,相对数据包复制或者有限泛洪法来说,这种方法消耗更少的系统资源(比如信道带宽和电能)
idea2:每个节点和基站分享一个唯一的64位密匙Keyj和一个公共的密匙KeyBS,当节点和基站距离超出了预定距离时,网络会在节点和基站之间选择一个节点作为媒介节点进行接力;发送端会对数据进行加密,接收端接收到数据后根据数据中的地址选择相应的密匙对数据进行解密。这种双加密方式可以防止暴露节点数目和地址,也可以防止数据被非法截获,即使个别节点被破译,也只有它自己的密匙泄漏,整个网络仍然可以正常工作。
大规模传感器网络中的节点移动性管理
实质上就是没有无线基础设施的无线传感器网络中的节点查询问题。
基于一种所有节点都已知的网络网格图。节点使用位置服务器保存它们的位置,并用一种基于ID号的算法去更新它们的位置,当节点寻找指定ID号的节点位置时,也用这种算法去服务器寻找目标节点的位置。对于知道网络的网格图和它们自己的位置并且知道目标节点的ID号的节点,这种方法是一个好方法。
大规模移动传感器网络的查询方法,这种方法借用了小世界(small worlds)的概念,利用节点的移动性去提高查询效率,并引入了关联(contacts)的概念。其工作原理是首先在相邻节点间建立关联,当它们移动时,再关联新的相邻节点,这样提高了查询的效率。与传统的路由查询方式不同,这种设计基本目标不是去优化路由或者响应延时,而是去减少通信的系统开销,这一点在能量受限的环境中非常重要,特别是对于传感器数量众多的网络中的一次性查询(通信的生存时间很短)。文中给出的协议是可升级的(scalable)、自动配置的,非常适应节点的移动性要求。仿真结果显示它比边缘泛洪法提高效率60-70%,比泛洪法提高效率80-90%,比扩展环搜索法则有更大的改善。
以及能源及功耗问题。

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