無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)第8章

第8章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)1.什么是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)?WSN有哪些特點(diǎn)？2.WSN組成結(jié)構(gòu)如何？3.WSN的協(xié)議體系是怎樣的？無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂茻o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)4.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理5.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合6.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)常用操作系統(tǒng)主要內(nèi)容：1.什么是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetwork，WSN)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。

WSN可以看為是前面講的短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。新興的第四代傳感器網(wǎng)絡(luò)第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)：20世紀(jì)70年代。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，具有簡(jiǎn)單信息獲取能力。第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)：獲取多種信息的綜合能力，采用串/并接口與傳感控制器相聯(lián)。第三代傳感器網(wǎng)絡(luò)：20世紀(jì)90年代后期。智能傳感器采用現(xiàn)場(chǎng)總線連接傳感控制器構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)。第四代傳感器網(wǎng)絡(luò)：以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)志，正處于研究和開(kāi)發(fā)階段。普通節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)：完成數(shù)據(jù)采集和多跳中繼傳輸。

網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)G：完成無(wú)線和有線信號(hào)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)CERNET2的接入。監(jiān)控中心CC：完成區(qū)域數(shù)據(jù)的綜合處理。

以自組織形式構(gòu)成多跳中繼的分級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件資源有限

能量效率要求高

無(wú)中心

自組織

多跳路由

動(dòng)態(tài)拓?fù)?/p>

節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，分布密集

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀引起了世界各國(guó)軍事部門、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注美國(guó)軍方：C4KISR計(jì)劃、SmartSensorWeb、靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信、無(wú)人值守地面?zhèn)鞲衅魅骸鞲衅鹘M網(wǎng)系統(tǒng)、網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)CEC等。Intel公司：2002年基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計(jì)算發(fā)展規(guī)劃。美國(guó)NSF：2003年制定了傳感器網(wǎng)絡(luò)研究計(jì)劃。美國(guó)DustNetworks和CrossbowTechnologies等公司：“智能塵埃、Mote”已進(jìn)入應(yīng)用測(cè)試。英國(guó)、日本、意大利等國(guó)：開(kāi)展該領(lǐng)域的研究工作。我國(guó)也開(kāi)展了這一領(lǐng)域的研究工作：無(wú)線傳感器結(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、覆蓋控制技術(shù)等。正處于研究和開(kāi)發(fā)階段。是一個(gè)從理論到實(shí)踐都需要大量研究的課題。2.1產(chǎn)品之一：智能塵埃SmartDust?光信號(hào)傳輸?很微小，微米級(jí)的包含傳感和通信的平臺(tái)?具有計(jì)算能力，雙向無(wú)線通信能力，自帶電源?成本比較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)和部署?有特定的用途與功能：空間探測(cè)遠(yuǎn)距離交通流量探測(cè)建筑物情況監(jiān)控戰(zhàn)場(chǎng)，自然資源監(jiān)視智能塵埃SmartDust智能塵埃SmartDust：大小比較2.2產(chǎn)品之二：Mote無(wú)線電波傳輸，

元件齊全，選擇性高，

功能較完善Mote基于Mote無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)=傳感器板：氣體傳感器溫度傳感器濕度傳感器Mote：

微處理器RF傳輸和接受設(shè)備電池和太陽(yáng)能供電傳感器節(jié)點(diǎn)基站網(wǎng)關(guān)：把接收數(shù)據(jù)傳輸給其它媒介如：手機(jī)、Internet、衛(wèi)星等3.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)(1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過(guò)自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳輸過(guò)程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過(guò)多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)：微型嵌入式系統(tǒng)，處理能力、存儲(chǔ)能力、通信能力相對(duì)較弱，通過(guò)電池供電。除了進(jìn)行本地信息收集和數(shù)據(jù)處理外，還要對(duì)其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和融合處理。匯聚節(jié)點(diǎn)：處理能力、存儲(chǔ)能力、通信能力相對(duì)較強(qiáng)，連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)任務(wù)，將收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)：傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)；無(wú)線通信模塊負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊為傳感器節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)行所需的能量，通常采用微型電池。3.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議體系圖a是早期協(xié)議棧模型，與互聯(lián)網(wǎng)五層協(xié)議棧對(duì)應(yīng)圖b是細(xì)化后的協(xié)議棧模型時(shí)間同步和定位子層既要依賴于數(shù)據(jù)傳輸通道進(jìn)行協(xié)作定位和時(shí)間同步協(xié)商，又要為其他各層提供信息支持，如基于時(shí)分復(fù)用的MAC協(xié)議，基于地理位置的路由協(xié)議等。b右邊諸多機(jī)制一部分融入到協(xié)議中，另一部分獨(dú)立于協(xié)議外，通過(guò)各種收集和配置接口對(duì)相應(yīng)機(jī)制進(jìn)行配置和監(jiān)控。I.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議MAC協(xié)議處于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的底層部分，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響，是保證無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)高效通信的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)單個(gè)節(jié)點(diǎn)功能較弱，其強(qiáng)大功能是由眾多節(jié)點(diǎn)協(xié)作實(shí)現(xiàn)的。多點(diǎn)通信在局部范圍需要MAC協(xié)議協(xié)調(diào)其間的無(wú)線信道分配，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)需要路由協(xié)議選擇通信路徑。

設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議需要著重考慮的問(wèn)題：(1)節(jié)省能量，首要問(wèn)題。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)MAC重點(diǎn)考慮帶寬使用的公平性，帶寬利用率，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性等，與傳感器網(wǎng)絡(luò)相反，因此必須有新的MAC協(xié)議適應(yīng)傳感器網(wǎng)絡(luò)。(2)可擴(kuò)展性(3)網(wǎng)絡(luò)效率可能造成網(wǎng)絡(luò)能量浪費(fèi)的主要原因(1)如果MAC協(xié)議采用競(jìng)爭(zhēng)方式使用共享無(wú)線信道，可能會(huì)引起多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致重傳消耗節(jié)點(diǎn)更多的能量。(2)節(jié)點(diǎn)接收并處理不必要的數(shù)據(jù)。(3)節(jié)點(diǎn)在不需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)一直保持對(duì)無(wú)線信道的空閑偵聽(tīng)，以便接收可能傳輸給自己的數(shù)據(jù)。過(guò)度的空閑偵聽(tīng)或者沒(méi)必要的空閑偵聽(tīng)同樣會(huì)造成節(jié)點(diǎn)能量的浪費(fèi)。(4)在控制節(jié)點(diǎn)之間的信道分配時(shí)，如果控制消息過(guò)多，也會(huì)消耗較多的網(wǎng)絡(luò)能量。MAC協(xié)議分類標(biāo)準(zhǔn):缺乏統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，采用以下幾種：采用分布式控制還是集中控制使用單一共享信道還是多個(gè)信道采用固定分配信道方式還是隨機(jī)訪問(wèn)信道方式采用第三種標(biāo)準(zhǔn)的MAC協(xié)議分類:(1)采用無(wú)線信道的時(shí)分復(fù)用方式，給每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)分配固定的無(wú)線信道使用時(shí)段，從而避免節(jié)點(diǎn)之間的相互干擾。包括基于分簇網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議、DEANA協(xié)議、基于周期性調(diào)度的協(xié)議、TRAMA協(xié)議、DMAC協(xié)議等。(2)采用無(wú)線信道的隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)方式，節(jié)點(diǎn)在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)隨機(jī)使用無(wú)線信道，重點(diǎn)考慮盡量減少節(jié)點(diǎn)間的干擾。包括IEEE802.11MAC、S-MAC、T-MAC、SIFT協(xié)議等。(3)其他MAC協(xié)議，如通過(guò)采用頻分復(fù)用或者碼分復(fù)用等方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間無(wú)沖突的無(wú)線信道的分配。II無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的特點(diǎn)：能量?jī)?yōu)先：傳統(tǒng)路由協(xié)議考慮的是通信延遲小的路徑，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率，避免擁塞，均衡網(wǎng)絡(luò)流量等。傳感網(wǎng)以能量消耗為主要考慮問(wèn)題。

基于局部拓?fù)湫畔ⅲ簜鞲泄?jié)點(diǎn)只能存儲(chǔ)有限資源

以數(shù)據(jù)為中心：傳統(tǒng)路由協(xié)議以地址為路由依據(jù)，而傳感網(wǎng)是多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流，以數(shù)據(jù)為中心

應(yīng)用相關(guān)：由于應(yīng)用環(huán)境區(qū)別很大，傳感網(wǎng)路由機(jī)制由應(yīng)用確定設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制的要求(1)能量高效(2)可擴(kuò)展性(3)魯棒性：路由機(jī)制有一定的容錯(cuò)能力。(4)快速收斂性：路由表更新，并將分組發(fā)送到新的接口所用的時(shí)間。路由協(xié)議分類根據(jù)不同應(yīng)用對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)各種特性的敏感度不同，可以將路由協(xié)議分為四種類型：(1)能量感知路由協(xié)議。早期傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議僅考慮能量因素，如能量路由算法和能量多路徑路由算法。(2)基于查詢的路由協(xié)議。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，以數(shù)據(jù)查詢?yōu)橹?，通信流量主要是查詢?jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)通常進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。(3)地理位置路由協(xié)議。目標(biāo)跟蹤應(yīng)用中，需要知道節(jié)點(diǎn)的地理位置，以此作為路由依據(jù)。(4)可靠的路由協(xié)議。對(duì)通信質(zhì)量有較高要求的應(yīng)用，一般傳感網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量低，穩(wěn)定性難以保證，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)可靠路由協(xié)議，如基于不相交路徑的多路徑路由協(xié)議、ReInForM協(xié)議。III無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂屏己玫耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)能提高路由協(xié)議、mac協(xié)議效率，為數(shù)據(jù)融合、時(shí)間同步、目標(biāo)定位提供基礎(chǔ)，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。

WSN拓?fù)淇刂浦饕芯康膯?wèn)題：在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度和連通度的前提下，通過(guò)功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇，剔除節(jié)點(diǎn)間不必要的通信鏈路，形成一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

WSN拓?fù)淇刂频姆诸悾汗?jié)點(diǎn)功率控制：調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，均衡節(jié)點(diǎn)的單跳可達(dá)鄰居數(shù)目。層次型拓?fù)淇刂疲豪梅执貦C(jī)制，讓一些節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)，由簇頭節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)處理并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的骨干網(wǎng)，其他非骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以暫時(shí)關(guān)閉通信模塊，進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)省能量。啟發(fā)式的節(jié)點(diǎn)喚醒和休眠機(jī)制：使節(jié)點(diǎn)在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)設(shè)置通信模塊為睡眠狀態(tài)，而在有事件發(fā)生時(shí)及時(shí)自動(dòng)醒來(lái)并喚醒鄰居節(jié)點(diǎn)，形成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（需要于其他拓?fù)淇刂扑惴ńY(jié)合使用）拓?fù)淇刂频乃惴ㄅe例:統(tǒng)一功率分配算法，如COMPOW

基于節(jié)點(diǎn)度數(shù)的算法，如LINT/LILT,LMN/LMA基于鄰近圖的近似算法，如CBTC,LMST,RNG等成簇算法，如TopDisc成簇算法，改進(jìn)的GAF虛擬地理網(wǎng)格分簇算法，LEACH和HEED等自組織成簇算法，等……

IV.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)檢測(cè)到事件發(fā)生，事件發(fā)生在哪里？確定事件發(fā)生的位置或獲取消息的節(jié)點(diǎn)位置是傳感器網(wǎng)絡(luò)最基本的功能之一，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的有效性起著關(guān)鍵的作用。定位信息還具有下列用途：報(bào)告事件發(fā)生地點(diǎn)目標(biāo)跟蹤協(xié)助路由：利用節(jié)點(diǎn)位置的地理路由協(xié)議構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D例如：傳感器節(jié)點(diǎn)分為：信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和位置未知節(jié)點(diǎn)。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置時(shí)已知的，位置未知節(jié)點(diǎn)需要根據(jù)少數(shù)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，按照某種定位機(jī)制確定自身的位置。定位算法應(yīng)具備的特性：自組織性：傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布，不能依靠全局的基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)助定位。健壯性：傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件配置低、能量少、可靠性差，測(cè)量距離時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，算法必須具有較好的容錯(cuò)性。能量高效：盡可能地減少算法中計(jì)算的復(fù)雜性，減少節(jié)點(diǎn)間的通信開(kāi)銷，以盡量延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存周期。通信開(kāi)銷是傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要能量開(kāi)銷。分布式計(jì)算：每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身位置，不能將所有信息傳送到某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集中計(jì)算。定位算法分類：基于距離的定位機(jī)制：如，基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定位、基于RSSI的定位等。距離無(wú)關(guān)的定位機(jī)制：如，質(zhì)心算法、DVHop算法、Amorphous算法、APIT算法等。V.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制時(shí)間同步是需要協(xié)同工作的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制。NTP協(xié)議是Internet上廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，但只適用于結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定、鏈路很少失敗的有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)GPS系統(tǒng)能夠以納秒級(jí)精度與世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC保持同步，但需要配置固定的高成本接收機(jī)，同時(shí)在室內(nèi)、森林或水下等有掩體的環(huán)境中無(wú)法使用GPS系統(tǒng)。NTP、GPS都不適合應(yīng)用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。三個(gè)基本的同步機(jī)制：RBS機(jī)制：是基于接收者-接收者的時(shí)鐘同步。一個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播時(shí)鐘參考分組，廣播域內(nèi)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別采用本地時(shí)鐘記錄參考分組的到達(dá)時(shí)間，通過(guò)交換記錄時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)它們之間的時(shí)鐘同步。TINY/MINI-SYNC：是簡(jiǎn)單的輕量級(jí)的同步機(jī)制。假設(shè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘漂移遵循線性變化，那么兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間偏移也是線性的，可通過(guò)交換時(shí)標(biāo)分組來(lái)估計(jì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的最優(yōu)匹配偏移量。TPSN：采用層次結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。所有節(jié)點(diǎn)按照層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯分級(jí)，通過(guò)基于發(fā)送者-接收者的節(jié)點(diǎn)對(duì)方式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠與上一級(jí)的某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步，從而實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)都與根節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。VI.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題涉及的研究?jī)?nèi)容：任務(wù)執(zhí)行的機(jī)密性數(shù)據(jù)產(chǎn)生的可靠性數(shù)據(jù)融合的高效性數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詿o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本的安全機(jī)制：機(jī)密性點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的消息認(rèn)證完整性鑒別新鮮性認(rèn)證廣播安全管理另外，為確保數(shù)據(jù)融合后數(shù)據(jù)源信息的保留，水印技術(shù)也成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的研究?jī)?nèi)容。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在安全研究方面的特點(diǎn)：算法計(jì)算強(qiáng)度和安全強(qiáng)度之間的權(quán)衡：如何通過(guò)更簡(jiǎn)單的算法實(shí)現(xiàn)盡量堅(jiān)固的安全外殼是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的主要挑戰(zhàn)。減少系統(tǒng)代碼的數(shù)量：有限的計(jì)算資源和能量資源往往需要系統(tǒng)的各種技術(shù)綜合考慮，以減少系統(tǒng)代碼的數(shù)量，如安全路由技術(shù)等。減小耦合性：WSN任務(wù)的協(xié)作特性和路由的局部特性導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間存在安全耦合，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的安全泄露必然威脅網(wǎng)絡(luò)的安全，在考慮安全算法時(shí)要盡量減小耦合性。研究現(xiàn)狀：SPINS安全框架：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)SPINS安全框架在機(jī)密性、點(diǎn)到點(diǎn)的消息認(rèn)證、完整性鑒別、新鮮性、認(rèn)證廣播方面定義了完整有效的機(jī)制和算法。SPINS安全協(xié)議框架是最早的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetWork，WSN)安全框架之一,包括SNEP(SecureNetworkEncryptionProtocol)和μTESLA(microTimedEfficientStreamingLoss2tolerantAuthenticationProtocol)兩個(gè)部分.密鑰預(yù)分布模型：安全管理方面以密鑰預(yù)分布模型作為安全初始化和維護(hù)的主要機(jī)制，其中隨機(jī)密鑰對(duì)模型、基于多項(xiàng)式的密鑰對(duì)模型等是目前最有代表性的算法。4.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)：從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的角度來(lái)看，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可被視為一種分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理與傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)有很大的差別。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有集中式、半分布式、分布式以及層次式結(jié)構(gòu)，目前大多數(shù)研究工作均集中在半分布式結(jié)構(gòu)方面。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式：網(wǎng)絡(luò)外部存儲(chǔ)本地存儲(chǔ)以數(shù)據(jù)為中心的存儲(chǔ)：權(quán)衡通信效率和能量消耗，例如，基于地理散列表的方法無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的查詢：數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言多采用類SQL的語(yǔ)言查詢操作：按照集中式、分布式或流水線式查詢進(jìn)行設(shè)計(jì)集中式查詢會(huì)消耗額外的能量，因?yàn)閭魉腿哂鄶?shù)據(jù)分布式查詢利用聚集技術(shù)可以顯著降低通信開(kāi)銷流水線式聚集技術(shù)可以提高分布式查詢的聚集正確性目前代表性的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：TinyDB系統(tǒng)（美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校）Cougar系統(tǒng)（Cornel大學(xué)）Dimensions系統(tǒng)（加州大學(xué)洛杉磯分校）數(shù)據(jù)融合的目的：有效地節(jié)省能量：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在能量約束。利用節(jié)