无线传感器网络应用若干关键问题研究

网络与信息工程2019.09无线传感器网络应用若干关键问题研究马康忠（威海海洋职业学院，山东威海，264300）摘要：由于无线传感器网络技术的传输速率高效，而且传递信息稳定，整个网络系统的造价也十分低廉，所以被广泛的使用在了各个领域当中，其中主要就包含了我国国防军工、灾难管理等领域。但是在实际应用无线传感器网络技术的时候，在其系统、应用，以及网络安全三个主要的方面还是存在有一些问题有待解决，也只有解决了以上三个方面的问题，才能够切实提高无线传感器网络在实际应用阶段的稳定性。本文主要针对无线传感器网络技术中系统、应用、网络安全三个方面做出详细的论述。关键词：无线传感器网络应用；若干问题；研究Research on Some Key Problems in Wireless Sensor Network ApplicationMa Kangzhong(Weihai Ocean Vocational College Weihai Shandong,264300)Abstract：Due to the high transmission rate of wireless sensor network technology and the stable transmission of information, the cost of the whole network system is very low, so it is widely used in various fields, which mainly includes the national defense and military industry of our country. Disaster management and other areas. However, in the practical application of wireless sensor network technology, there are still some problems to be solved in the three main aspects of its system, application, and network security, and only the problems in the above three aspects have been solved. In order to effectively improve the stability of wireless sensor networks in the practical application stage. In this paper, the system, application and network security of wireless sensor network technology are discussed in detail.

Keywords:Application of Wireless Sensor Network; some problems; Research

0 引言

无线传感器网络技术之所以可以迅速发展起来，主要还是由于该技术对于环境的承载力较强，在一般无线传感技术无法正常应用的恶劣环境当中，无线传感器网络技术仍然可以保持一个稳定的信号传输状态，确保接收端和输出端的信号没有失真。而且在无线通信技术、嵌入式技术的推动下，无线传感器网络技术的精度以及稳定性还会有所提升。无线传感器网络工作的主要流程是--收集、处理、分析，以及发送，当传感器网络采集到所检测区域的数据信息之后，就通过BS将所有的信息加密发送到局域网或者卫星上，然后再通过局域网发送到用户的计算机终端上。但是由于无线传感器网络应用属于远程操控，所以要格外注意无线传感器节点的设置，以及数据信息的加密工作，除此以外，还要引入新型微计算机技术、嵌入式技术等，来提高整个无线传感器网络应用的实际效率。

域检查每一个传感器节点的电量剩余情况，所有目前主要使用一般的AA电池来为节点供电，但是仅仅依靠使用普通电池显然无法保障到整个传感器系统能够长时间的稳定工作，所以就要降低传感器节点的能耗，并依靠太阳能、风能等可再生能源为传感器供电。

通过对单个传感器节点进行分析发现，产生能耗的点有：首先，节点在不同状态下消耗的能量是不一样，其中工作状态由于要收集、分析数据，所以消耗的能量是最大的，而在休眠状态时，节点消耗的能量则可以忽略不计，而在休眠和工作中间的第三态，也就是中间状态时，传感器单位时间消耗的能量介于其他两个状态之间。不仅如此，在不同的运行状态下，传感器中各个硬件模块所消耗的能量也是有一定差别的；其次，受到极端环境的影响，传感器的发出数据信号的数量会受到一定的干扰，而为了提高数据信号传输的质量，就要提高传感器节点的功率，而这样做就会提高整个系统的能耗。也就是说，传感器的能耗和所检测环境的恶劣程度是呈正比的，环境越恶劣，无线传感器网络系统所消耗的能量也就越大；最后，传感器节点在切换模式的时候，时间因素也是导致能耗上升的原因之一。例如，当传感器节点由工作状态转换到休眠状态的时候，在转换期间由于需要满足许多条件之后，节点才能完成转化，变为休眠状态，而在转化进行的

1 问题研究

1.1 节点能耗

节点能耗，是实际应用无线传感器网络技术遇到的主要问题之一，这主要是由于传感器节点一般都是布置在野外，环境恶劣，而且没有办法配置足够的维保人员定期到检测区

762019.09这段时间之内，节点还是会以工作状态运行的，所以就会消耗大量的能量。除此以外，节点无线调制解调器的灵敏度，以及节点本身的品质因数，都会对整个节点的能耗产生极大的影响。在解决能耗问题上，目前常见的有i-Beans协议，该协议主要是通过改变节点的抽样时间频率实现节能的，通过相关理论探究的结果可以证实，基于i-Beans协议的无线传感器节点，在使用普通电池供电的情况下，可以持续稳定工作13年。图1 无线传感器网络协议栈1.2 应用问题1.2.1 节点定位

无线传感器网络的节点管理，是没有传输基站和收发器的，在检测区域内，所有的节点都是通过查询和定位，来确定其他传感器的位置，这种管理方式又被称之为全局泛洪法。但是，全局泛洪法对电子设备的计算能力要求非常的高，只有在区域内所有的设备节点都具有极强的数据计算能力才可以实现迅速的定位功能，而且在定位的时候，还需要消耗大量的能量。所以，这对于高度集成化、能量储备量小，而且计算能力较差的无线传感器而言是不切实际。

目前主要使用扩展环搜索法来代替全局泛洪法，该算法是在全局泛洪法的基础上被创造出来的，能够有效的降低传感器节点在定位的时候消耗的能量，而且对传感器的自运算能力要求不高。1.2.2 网络覆盖

网络覆盖的范围也是无线传感器网络技术应用阶段主要的问题，由于传感器自身的能量储备有限，想要在此前提下提高整个区域内节点网络的覆盖范围，就要从算法入手，目前主要使用到的是连通支配集算法，该算法可以有效的延长整个网络的寿命，但是算法对于运行环境的要求较高，如果没有达到算法的运行条件，会导致系统的网络覆盖面积收到影响。而在支配集算法的基础上，Voronoi算法对于运行环境的要求较低，对于控制环境恶劣的地区，能够有效的拓展网络覆盖的范围。

网络与信息工程1.3 安全问题区域内节点数目多，运行环境恶劣，而且无法定期开展相应的维保工作，是目前无线传感器网络的主要特征。所以，在这些特征的影响下，导致传感器在传输数据的时候安全系数较低，整个系统很容易受到黑客的入侵，从而导致信息泄露。而数据信息安全无法得到保障，会极大的限制无线传感器网络技术的发展和普及。而导致安全问题出现的主要原因有，首先是密匙问题，无线传感器无法像一般无线网络一样，通过中心服务器来配置一个安全系数较高的网络密匙；其次，认证环节，由于检测区域的传感器节点的数量是一个动态的量，会有新的节点。但是在对新节点身份认证的安全系数却无法得到保障，由于对新节点的准入标准不高，所以也就导致黑客能够轻易的入侵到整个局域网络当中；数据信息的安全问题，也是无线传感器网络技术在实际应用过程中主要存在的问题之一，这主要是有数据加密技术不到位，从而导致数据信息在传输的过程中非常容易被解码。目前，主要是基于椭圆曲线加密方法来提高数据信息在传输阶段的安全系数，该加密原理提高了数据信息在运算阶段的复杂程度，进而使黑客无法在信息完成传递之前完成破译。2 结束语无线传感器网络技术的应用，可以提高应用领域的发展效率。在各领域，尤其是军工，以及野外环境监测领域，对于数据信息精度要求高，但是没有足够人员的领域当中，就需要无线传感器网络技术支持相应工作的开展，而在实际应用无线传感器网络技术的时候，要不断提高无线传感器传输数据的精度，在此基础上还要提高对数据加密技术的研究，从而确保整个无线传感器网络系统在传输数据的时候，相关的数据信息不会被黑客盗取。除此以外，还要加强无线传感器网络系统传输信号的稳定性，要通过优化系统算法，使整个无线传感器网络技术逐渐向智能化发展。

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