無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)
發(fā)布時間:2012/3/27 20:07:47 訪問次數(shù):4070
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)EVM3ESX50B13絡(luò)的特點(diǎn),對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn)提出了新的挑戰(zhàn),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展在基礎(chǔ)理論和實現(xiàn)技術(shù)兩個層面提出了大量的富有挑戰(zhàn)性的研究課題,主要體現(xiàn)在5個方面:低能耗、實時性、低成本、安全和抗干擾、協(xié)作。
1.低能耗
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電源極為有限,又因為它通常工作在危險或人們無法到達(dá)的環(huán)l無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用境中,所以在大多數(shù)情況下無法補(bǔ)充能量,網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)會由于電源能量耗盡而失效或廢棄,這就要求在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中,每個節(jié)點(diǎn)都要最小化自身的能量消耗,獲得最長的工作時間;因而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各項技術(shù)和協(xié)議的使用一般都以節(jié)能為前提。
2.實時性
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大多要求有較好的實時性。例如,目標(biāo)在進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域之后,傳感器網(wǎng)絡(luò)需要在一個很短的時問內(nèi)對這一事件做出響應(yīng),若其反應(yīng)的時間過慢,則可能目標(biāo)已離開監(jiān)測區(qū)域,從而使得到的數(shù)據(jù)失效。又如,車載監(jiān)控系統(tǒng)需要在很短的時間內(nèi)就讀一次加速度儀的測量值,否則無法正確估計速度,導(dǎo)致交通事故,這些應(yīng)用都對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實時性設(shè)計提出了很大的挑戰(zhàn)。
3.低成本
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的,單個傳感器節(jié)點(diǎn)的價格會極大程度地影響系統(tǒng)的成本。為了達(dá)到降低單個節(jié)點(diǎn)成本的目的,需要設(shè)計出對計算、通信和存儲能力均要求較低的簡單網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通信協(xié)議。此外,還可以通過減少系統(tǒng)管理與維護(hù)的開銷來降低系統(tǒng)的成本,這需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自配置和自修復(fù)的能力。
4.安全和抗干擾
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有嚴(yán)格的資源限制,需要設(shè)訃低開銷的通信協(xié)議,同時也會帶來嚴(yán)重的安全問題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)有些會設(shè)置在屋內(nèi),也有許多會設(shè)置在戶外,會在各種環(huán)境下部署節(jié)點(diǎn),所以節(jié)點(diǎn)必須具備良好的抗干擾能力,現(xiàn)場環(huán)境可能極寒冷、極炎熱、極干或極濕等惡劣條件,這些都不能對節(jié)點(diǎn)的感知產(chǎn)生影響,也不能對節(jié)點(diǎn)內(nèi)的電路運(yùn)作產(chǎn)生影響,同時也不能對節(jié)點(diǎn)間的信息傳遞產(chǎn)生影響。關(guān)于這些就相當(dāng)考驗節(jié)點(diǎn)的設(shè)計,不僅要考慮節(jié)點(diǎn)的外殼設(shè)計,還要考慮內(nèi)部電路的設(shè)計。因此,如何使用較少的能量完成數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、入侵檢測及在破壞或受干擾的情況下可靠地完成任務(wù),也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計面臨的一個重要挑戰(zhàn)。
5.協(xié)作
由于單個傳感器節(jié)點(diǎn)的能力有限,往往不能單獨(dú)完成對目標(biāo)的測量、跟蹤和識別工作,而需要多個傳感器節(jié)點(diǎn)采用一定的算法通過交換信息,對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、匯總和過濾,并以事件的形式得到最終結(jié)果。數(shù)據(jù)的協(xié)作傳遞過程中涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計和節(jié)點(diǎn)的能量消耗問題,也是目前研究熱點(diǎn)之一。
1.低能耗
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電源極為有限,又因為它通常工作在危險或人們無法到達(dá)的環(huán)l無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用境中,所以在大多數(shù)情況下無法補(bǔ)充能量,網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)會由于電源能量耗盡而失效或廢棄,這就要求在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中,每個節(jié)點(diǎn)都要最小化自身的能量消耗,獲得最長的工作時間;因而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各項技術(shù)和協(xié)議的使用一般都以節(jié)能為前提。
2.實時性
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大多要求有較好的實時性。例如,目標(biāo)在進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域之后,傳感器網(wǎng)絡(luò)需要在一個很短的時問內(nèi)對這一事件做出響應(yīng),若其反應(yīng)的時間過慢,則可能目標(biāo)已離開監(jiān)測區(qū)域,從而使得到的數(shù)據(jù)失效。又如,車載監(jiān)控系統(tǒng)需要在很短的時間內(nèi)就讀一次加速度儀的測量值,否則無法正確估計速度,導(dǎo)致交通事故,這些應(yīng)用都對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實時性設(shè)計提出了很大的挑戰(zhàn)。
3.低成本
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的,單個傳感器節(jié)點(diǎn)的價格會極大程度地影響系統(tǒng)的成本。為了達(dá)到降低單個節(jié)點(diǎn)成本的目的,需要設(shè)計出對計算、通信和存儲能力均要求較低的簡單網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通信協(xié)議。此外,還可以通過減少系統(tǒng)管理與維護(hù)的開銷來降低系統(tǒng)的成本,這需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自配置和自修復(fù)的能力。
4.安全和抗干擾
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有嚴(yán)格的資源限制,需要設(shè)訃低開銷的通信協(xié)議,同時也會帶來嚴(yán)重的安全問題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)有些會設(shè)置在屋內(nèi),也有許多會設(shè)置在戶外,會在各種環(huán)境下部署節(jié)點(diǎn),所以節(jié)點(diǎn)必須具備良好的抗干擾能力,現(xiàn)場環(huán)境可能極寒冷、極炎熱、極干或極濕等惡劣條件,這些都不能對節(jié)點(diǎn)的感知產(chǎn)生影響,也不能對節(jié)點(diǎn)內(nèi)的電路運(yùn)作產(chǎn)生影響,同時也不能對節(jié)點(diǎn)間的信息傳遞產(chǎn)生影響。關(guān)于這些就相當(dāng)考驗節(jié)點(diǎn)的設(shè)計,不僅要考慮節(jié)點(diǎn)的外殼設(shè)計,還要考慮內(nèi)部電路的設(shè)計。因此,如何使用較少的能量完成數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、入侵檢測及在破壞或受干擾的情況下可靠地完成任務(wù),也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計面臨的一個重要挑戰(zhàn)。
5.協(xié)作
由于單個傳感器節(jié)點(diǎn)的能力有限,往往不能單獨(dú)完成對目標(biāo)的測量、跟蹤和識別工作,而需要多個傳感器節(jié)點(diǎn)采用一定的算法通過交換信息,對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、匯總和過濾,并以事件的形式得到最終結(jié)果。數(shù)據(jù)的協(xié)作傳遞過程中涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計和節(jié)點(diǎn)的能量消耗問題,也是目前研究熱點(diǎn)之一。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)EVM3ESX50B13絡(luò)的特點(diǎn),對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn)提出了新的挑戰(zhàn),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展在基礎(chǔ)理論和實現(xiàn)技術(shù)兩個層面提出了大量的富有挑戰(zhàn)性的研究課題,主要體現(xiàn)在5個方面:低能耗、實時性、低成本、安全和抗干擾、協(xié)作。
1.低能耗
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電源極為有限,又因為它通常工作在危險或人們無法到達(dá)的環(huán)l無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用境中,所以在大多數(shù)情況下無法補(bǔ)充能量,網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)會由于電源能量耗盡而失效或廢棄,這就要求在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中,每個節(jié)點(diǎn)都要最小化自身的能量消耗,獲得最長的工作時間;因而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各項技術(shù)和協(xié)議的使用一般都以節(jié)能為前提。
2.實時性
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大多要求有較好的實時性。例如,目標(biāo)在進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域之后,傳感器網(wǎng)絡(luò)需要在一個很短的時問內(nèi)對這一事件做出響應(yīng),若其反應(yīng)的時間過慢,則可能目標(biāo)已離開監(jiān)測區(qū)域,從而使得到的數(shù)據(jù)失效。又如,車載監(jiān)控系統(tǒng)需要在很短的時間內(nèi)就讀一次加速度儀的測量值,否則無法正確估計速度,導(dǎo)致交通事故,這些應(yīng)用都對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實時性設(shè)計提出了很大的挑戰(zhàn)。
3.低成本
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的,單個傳感器節(jié)點(diǎn)的價格會極大程度地影響系統(tǒng)的成本。為了達(dá)到降低單個節(jié)點(diǎn)成本的目的,需要設(shè)計出對計算、通信和存儲能力均要求較低的簡單網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通信協(xié)議。此外,還可以通過減少系統(tǒng)管理與維護(hù)的開銷來降低系統(tǒng)的成本,這需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自配置和自修復(fù)的能力。
4.安全和抗干擾
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有嚴(yán)格的資源限制,需要設(shè)訃低開銷的通信協(xié)議,同時也會帶來嚴(yán)重的安全問題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)有些會設(shè)置在屋內(nèi),也有許多會設(shè)置在戶外,會在各種環(huán)境下部署節(jié)點(diǎn),所以節(jié)點(diǎn)必須具備良好的抗干擾能力,現(xiàn)場環(huán)境可能極寒冷、極炎熱、極干或極濕等惡劣條件,這些都不能對節(jié)點(diǎn)的感知產(chǎn)生影響,也不能對節(jié)點(diǎn)內(nèi)的電路運(yùn)作產(chǎn)生影響,同時也不能對節(jié)點(diǎn)間的信息傳遞產(chǎn)生影響。關(guān)于這些就相當(dāng)考驗節(jié)點(diǎn)的設(shè)計,不僅要考慮節(jié)點(diǎn)的外殼設(shè)計,還要考慮內(nèi)部電路的設(shè)計。因此,如何使用較少的能量完成數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、入侵檢測及在破壞或受干擾的情況下可靠地完成任務(wù),也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計面臨的一個重要挑戰(zhàn)。
5.協(xié)作
由于單個傳感器節(jié)點(diǎn)的能力有限,往往不能單獨(dú)完成對目標(biāo)的測量、跟蹤和識別工作,而需要多個傳感器節(jié)點(diǎn)采用一定的算法通過交換信息,對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、匯總和過濾,并以事件的形式得到最終結(jié)果。數(shù)據(jù)的協(xié)作傳遞過程中涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計和節(jié)點(diǎn)的能量消耗問題,也是目前研究熱點(diǎn)之一。
1.低能耗
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電源極為有限,又因為它通常工作在危險或人們無法到達(dá)的環(huán)l無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用境中,所以在大多數(shù)情況下無法補(bǔ)充能量,網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)會由于電源能量耗盡而失效或廢棄,這就要求在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中,每個節(jié)點(diǎn)都要最小化自身的能量消耗,獲得最長的工作時間;因而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各項技術(shù)和協(xié)議的使用一般都以節(jié)能為前提。
2.實時性
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大多要求有較好的實時性。例如,目標(biāo)在進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域之后,傳感器網(wǎng)絡(luò)需要在一個很短的時問內(nèi)對這一事件做出響應(yīng),若其反應(yīng)的時間過慢,則可能目標(biāo)已離開監(jiān)測區(qū)域,從而使得到的數(shù)據(jù)失效。又如,車載監(jiān)控系統(tǒng)需要在很短的時間內(nèi)就讀一次加速度儀的測量值,否則無法正確估計速度,導(dǎo)致交通事故,這些應(yīng)用都對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實時性設(shè)計提出了很大的挑戰(zhàn)。
3.低成本
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的,單個傳感器節(jié)點(diǎn)的價格會極大程度地影響系統(tǒng)的成本。為了達(dá)到降低單個節(jié)點(diǎn)成本的目的,需要設(shè)計出對計算、通信和存儲能力均要求較低的簡單網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通信協(xié)議。此外,還可以通過減少系統(tǒng)管理與維護(hù)的開銷來降低系統(tǒng)的成本,這需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自配置和自修復(fù)的能力。
4.安全和抗干擾
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有嚴(yán)格的資源限制,需要設(shè)訃低開銷的通信協(xié)議,同時也會帶來嚴(yán)重的安全問題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)有些會設(shè)置在屋內(nèi),也有許多會設(shè)置在戶外,會在各種環(huán)境下部署節(jié)點(diǎn),所以節(jié)點(diǎn)必須具備良好的抗干擾能力,現(xiàn)場環(huán)境可能極寒冷、極炎熱、極干或極濕等惡劣條件,這些都不能對節(jié)點(diǎn)的感知產(chǎn)生影響,也不能對節(jié)點(diǎn)內(nèi)的電路運(yùn)作產(chǎn)生影響,同時也不能對節(jié)點(diǎn)間的信息傳遞產(chǎn)生影響。關(guān)于這些就相當(dāng)考驗節(jié)點(diǎn)的設(shè)計,不僅要考慮節(jié)點(diǎn)的外殼設(shè)計,還要考慮內(nèi)部電路的設(shè)計。因此,如何使用較少的能量完成數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、入侵檢測及在破壞或受干擾的情況下可靠地完成任務(wù),也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計面臨的一個重要挑戰(zhàn)。
5.協(xié)作
由于單個傳感器節(jié)點(diǎn)的能力有限,往往不能單獨(dú)完成對目標(biāo)的測量、跟蹤和識別工作,而需要多個傳感器節(jié)點(diǎn)采用一定的算法通過交換信息,對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、匯總和過濾,并以事件的形式得到最終結(jié)果。數(shù)據(jù)的協(xié)作傳遞過程中涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計和節(jié)點(diǎn)的能量消耗問題,也是目前研究熱點(diǎn)之一。
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