无线传感器网络的应用及影响因素分析

-.z无线传感器网络的应用与影响因素分析摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断开展，传感器网络技术不断进步，其应用的*围也日益广泛，已参军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的开展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的假设干因素。

关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素

applicationsofwirelesssensornetworksandinfluencingfactorsanalysis

liupeng

(collegeofputerscience,yangtzeuniversity,jingzhou434023,china)

abstract:wirelesssensornetworksinthetransmissionofinforma-

tion,collecting,processingcapacityisverystrong.initially,duetotheneedsofthemilitaryaspectsofwirelesssensornetworks,thecontinuousdevelopmentofsensornetworktechnologycontinuestoprogressitsincreasinglywiderangeofapplications,frommilitarydefensefieldtoe*pandandspreadtovariousaspectsofsociallife.aprehensivedescriptionofthedevelopmentprocessofthewirelesssensornetwork,thestatusoftheresearchareasandanumberoffactorsaffectingtheapplicationofthesensor.

keywords:wirelesssensornetworks;sensornodes;limitingfactor

一、无线传感器网络的技术起源以及特点

1990年以来，硬件以及计算机技术不断向前开展，美国的许多研究机构纷纷开展了在无线传感器网络领域的专项研究方案。进入21世纪以后，在传感器网络技术领域的开展进一步表达出来。全世界反对恐惧主义的这个宏观背景下，人类在无线传感器的网络技术方面〔wsn〕的研究正蓬勃开展。在硬件体系中，它的构造慢慢变得稳定，在无线传感器这个*围内，在开发实用节点领域的硬件方面，逐渐从高等院校以及研究所转移到了公司。开发平台的便捷促使众多的研究所转入研究传感信息融合、时间同步与定位、大规模无线组网、低功耗设计技术等核心技术，与此同时，众多团队纷纷开场开发和大批量生产相关应用产品。

无线传感网络有以下重要特征：

〔1〕自组织以及无中心。在无线传感器网络的分布*围内，就节点的地位而言，他们同样平等，网络是对等式的，也就没提前指定中心。在展开以及布设网络方面，也不需依靠任何设置完善的无线传感网络设施，经由分层协议以及分布式算法，节点可以自动调节各自行为，开场运行后，节点可以自发地、快速地形成无线传感网络。

〔2〕多跳路由。在本文所涉及的传感器网络*围内，节点在通信方面的能力并不大，所覆盖的*围也很小，任何节点与附近节点可以通信。如要节点和超出它的射频覆盖能力的节点联系，就得经过中间的节点来路由。在无线传感器网络领域中，普通网络节点的多跳路由就可以完成了。

〔3〕动态拓扑。在本文属于涉及的无线传感器网络这个动态的网络中，节点可以在任何地方进展运动；电池能量耗尽或者别的障碍才能够使得*个人节点退出网络运行；无线网络将其添加到其中的原因可能是工作的需要。因为这些可以在任何时间变化，网络拓扑构造也会进展相应地变化会，因此，在无线传感网络*围内，动态的拓扑组织能力应该被发现和运用。

〔4〕节点数量很大、在分布方式上比拟密集。在本文所提及的无线传感器网络*围内，节点的分布*围很广泛、数量特别大、在维护方面难度很大，有些时候进展维护的可能都很小。所以，需要解决容错性和软、硬件鲁棒性和提高传感器网络的强健性方面的问题。

〔5〕硬件资源方面的限制。在无线传感器网络这个*围内，节点必须携带方便、轻便灵巧、所以，嵌入式处理器以及存储器能够被很好地利用，因此，在计算能力以及存储能力都不强。给设计应用程序带来很多麻烦，并且，在计算能力有限这种状况下，怎么协调和处理分布式信息诸如此类的问题也需要相应地去解决。

〔6〕工作环境的制约。所有的节点都会集中地分布在待测的区域，这样才能测得真实的具体值。以及不适合利用人工补能的方法进展补能。各个节点都必须准备可以长期储存和利用的能量，如果不能这样的话，节点就必须获得来自外部的能量。这些节点当在自己所带的电池能量用尽之后常常被扔掉了，这样处理的话，在促使网络不再运行方面起到了加速的作用。所以，无线传感器网络协议以及技术的一个重要研究方向就是研究如何节能这个大问题。

〔7〕在平安性方面，分布式的控制和能力有限的无线信道使得无线传感器网络极易遭受外来攻击。拒绝效劳、主动入侵、被动窃听是上述攻击的常用方法，因此，平安性在网络设计中的地位是极其重要的。

〔8〕由于传输能力的限制，无线传感器网络只能经由无线电波，才能进展数据传输，尽管不再布线，可是，与有线网络相比，天生缺陷却是低带宽，与相对有限信道相比，由它供应的网络带宽要低得多。与此同时，信号间彼此干扰，本身的信号也逐渐衰落，天气和地形等全部因素也会影响它，理论上的最大带宽会远远地大于真正的带宽。

二、无线传感器网络技术的具体事例

〔一〕在军事领域中的运用

在现代化的战争中，来自战场方面的信息是极其重要的，战场信息能够在极大的*围上对战争的结局起到影响和决定的作用。因为在无线传感器网络存在着自组织和无中心性，如果*个节点受到了损害或者攻击，整个体系仍然能够正常工作。这使得无线传感器网络极大地适合应用在恶劣的战场环境的汇总。

〔二〕医疗应用

在医疗护理和研究方面，也广泛应用无线传感网络。除了硬件平台，可扩展的软件根底设施也是由codeblue工程提供的旨在保护医疗平安方面的无线感应器，个人使用的电脑以及其他的设备以及提供发现、路由、命名，这些都能够帮助治愈和跟踪特定种类的在医疗机构方面的患者。

〔三〕环境监控

如今，人们广泛关注逐渐恶化环境状况。加强研究环境，这样可以防止环境恶化，意义重大。在无人值守的时候，无线传感器网络能够长期工作，所以，可以当作对长期有效观察环境变化的高效方式。它能够应用于森林火灾监控、生物物种变化、洪水防治、精细农业等诸多领域。

三、未来研究方向

无线传感网络是本世纪最主要的一个专业领域。它包括了许多学科穿插的领域内容，这些都需要进一步的发现研究，这个领域的许多内容有着关键作用。以下是无线传感网络进展研究的主要方向：

〔一〕网络的平安性

考虑到无线传感器网络的特征与应用*围，数据的传输、采集和融合、任务的协同控制等都得完成。怎样确保高效的数据融和平安性是考虑无线传感器网络平安问题需要留意的内容。

〔二〕硬件平安

在*些特殊的环境中，例如化学污染区、水流中、海洋、动物身上等，无线传感网络在硬件方面有着特别高的要求，要多加留意外界的破坏、腐蚀。

〔三〕节点的节能性

节点工作的环境有限制，电源不可能经常性更换，所以要在调度、能量供应以及协议方面精细设计，保障网络持续进展。现在的重点在电源的高容量以及节能研究等领域的研究，使用较广泛的是一次性独立供电系统，只有将网络工作时产生的能耗降低，才能延长网络的生命周期，这是重要因素之一。

〔四〕节点的微型化

在军事和医疗领域，无线传感器网络的节点需要小型化或者微型化。尺寸的缩小使传感电路局部和无线射频的模拟电路彼此容易受到干扰，因此要考虑到数字信号的干扰情况，在设计时，要进展各设计环节的仿真性实验，通过电路元件位置和尺寸的调整，从而更准确地控制取值*围，集成设计多功的能模块。

四、无线传感器网络应用的影响因素分析

因为无线传感器网络自身存在*种属性，在使用的过程中间，局部问题得以出现，如传感器为能量所限制，如何节能采纳延长传感器的寿命。学者高度关注和研究这些问题。关于如何提高无线传感器网络的使用*围这个论题对无线传感器网络的技术的要求更高。

〔1〕节能策略。在人无法接近的恶劣或者相对危险的远程环境中，延长无线传感器网络工作传感器的寿命至关重要。采取什么节能策略采纳延长传感器的寿命成为制约无线传感器方面的网络推广应用中的最主要问题。另外，提高电池的容量也可以延长传感器寿命，或者采用太阳能来吸收能量，可是，在实际生产和应用过程中，传感器大小以及本钱的限制得到了限制。

〔2〕路由协议。拓扑在无线传感器网络变化频繁，形成了无中心的自组网，，无线传感器网络正常工作的根本条件就是采纳哪种协议来保证信息传输，这就需要研究网络链路和节点数目、大小等问题。通过指出足够的路由以及相应的算法可以确保正确的路由，这样就能保证无线传感器网络存在下去以及适应这新的环境。

〔3〕平安技术。作为一个开放式网络构造，传感器网络的节点工作处在敌方的环境中，这样可以防止敌方切入诱敌或者网络实施破坏或等活动，无线传感器网络的平安问题首当其冲。在传感器网络认证机制和平安的研究显得至关重要。特别是运用在军事领域，对应的平安要求就更高。增强移动adhoc网络中数据的**性由可靠数据传输平安协议保证。

〔4〕信号处理。在无线传感器网络中，在数据方面的相似性有着很高的比例，无线传感器网络运用的一个重要问题就是得到可靠的数据，提高传感器节点的使用效率，如何进展信号处理。此问题目前被协同信号处理技术有效地加以解决。

〔5〕移动性：在一些特定的应用中，需要移动网关或节点，在网络快速自组上存在一定的困难，这个因素也是影响无线传感网络应用的主要问题之一。

本文全面描述了无线传感器网络的开展过程、特点、现状以及影响传感器应用的假设干因素。作为信息科学领域中一个全新的开