本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡應用若干關(guān)鍵問題研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京郵電大學》 2011年

無線傳感器網(wǎng)絡應用若干關(guān)鍵問題研究

黃曉  

【摘要】：集成了傳感器技術(shù)、微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)是當前信息技術(shù)的前沿之一。目前,無線傳感器網(wǎng)絡是一種廉價、方便的信息采集方法,尤其是在敵對和惡劣的網(wǎng)絡應用環(huán)境下,傳統(tǒng)的方法代價高昂因而幾乎無法使用,如戰(zhàn)場的生存性應用、惡劣環(huán)境的監(jiān)測應用、安全相關(guān)的應用以及災難管理等應用,無線傳感器網(wǎng)絡都顯示了巨大的應用價值。在這些應用中,傳感器往往是隨機部署在監(jiān)測區(qū)域,我們希望傳感器一直正常工作直到其能量耗盡為止。 無線傳感器網(wǎng)絡部署之后,傳感器節(jié)點采集現(xiàn)實世界中諸如熱、光或者某個監(jiān)測對象的相關(guān)物理信息,對于傳感器網(wǎng)絡中各個節(jié)點,都通過自身的傳感電路來感知監(jiān)測對象的相關(guān)信息,從而獲取原始數(shù)據(jù),然后通過一類稱為基站的特殊節(jié)點經(jīng)過匯聚和融合等相應處理,最后由基站傳送到外界的控制中心進行最后處理。 目前,無線傳感器網(wǎng)絡已經(jīng)在很多方面得到了應用,如環(huán)境監(jiān)測、森林防火、災難急救、候鳥遷徙跟蹤、軍事情報收集、無線定位等。與固定網(wǎng)絡一樣,無線傳感器網(wǎng)絡廣泛、有效地應用取決于安全的網(wǎng)絡協(xié)議、有效的定位、連通方案以及高效、節(jié)能的網(wǎng)絡路由形成機制等諸多限制性問題的有效解決。 本論文針對無線傳感器網(wǎng)絡安全中的定位認證技術(shù)、覆蓋連通性技術(shù)和自適應路由拓撲技術(shù)等關(guān)鍵問題進行研究并設計開發(fā)出相關(guān)的研究成果,并對研究成果進行了詳細的分析及討論。 論文的主要章節(jié)以及研究內(nèi)容具體如下: 第1章主要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的特點及應用,在目前情況下,無線傳感器網(wǎng)絡應用所面臨的制約因素,從而引出本論文研究的動機和意義。 第2章從無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)、應用、網(wǎng)絡安全等三個方面論述了目前無線傳感器網(wǎng)絡所面臨的關(guān)鍵問題;其中,主要論述了無線傳感器網(wǎng)絡在應用方面存在的問題,突出了本文的研究重點。 第3章介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的定位系統(tǒng),剖析了其各組成部分以及所面臨的安全威脅,在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于身份的安全定位認證方案,該認證方案能夠有效地運用在定位系統(tǒng)的各個部分。 第4章針對無線傳感器網(wǎng)絡部署區(qū)域內(nèi),由于通信障礙和其他一些因素產(chǎn)生的某些節(jié)點無法與網(wǎng)絡通信的情況,給出了一種使用節(jié)點代理解決監(jiān)測區(qū)域內(nèi)節(jié)點通信不可達的方案,并基于一般意義的網(wǎng)絡系統(tǒng)模型提出了一種探測覆蓋區(qū)域內(nèi)節(jié)點連通性的算法,分析和測試結(jié)果表明了該方案具有一定的有效性及先進性。 第5章在介紹了無線傳感器網(wǎng)絡特征的基礎(chǔ)上,研究一種基于自適應的網(wǎng)絡節(jié)點路由形成機制。通過該機制所構(gòu)造的路由協(xié)議算法具有高效、合理的特點。對該機制所進行的理論和應用分析表明,所構(gòu)造的網(wǎng)絡路由可以提高無線傳感器網(wǎng)絡的平均壽命,并且可以使網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸具有高效、可靠的特點。 第6章在前幾章研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,進行了全文的總結(jié)并對無線傳感器網(wǎng)絡應用關(guān)鍵技術(shù)的進一步研究方向和發(fā)展趨勢進行了展望。 全文的研究成果及創(chuàng)新總結(jié)如下: 基于身份的節(jié)點定位認證方案:無線傳感器網(wǎng)絡自身的能量、處理能力以及帶寬方面的局限性使得一些有效的高資源消耗技術(shù),如加密、檢測和位置認證等技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)絡定位中難以獲得有效應用。本文在介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的定位系統(tǒng),并剖析其各組成部分所面臨的安全威脅的基礎(chǔ)上,提出了一種基于身份的安全定位認證方案,該認證方案能夠有效地運用在定位系統(tǒng)的各個部分。安全性分析驗證了該方案能夠有效地阻止針對定位系統(tǒng)各種形式的網(wǎng)絡攻擊。對相關(guān)方案的性能分析和比較表明,所提出的方案在網(wǎng)絡資源消耗、有效性和可實現(xiàn)方面都比較適合無線傳感器網(wǎng)絡。 基于代理的無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋連通性方案:針對無線傳感器網(wǎng)絡部署區(qū)域由于通信障礙和其他一些因素產(chǎn)生的某些節(jié)點無法與網(wǎng)絡通信的情況,給出了一種使用代理節(jié)點解決監(jiān)測區(qū)域內(nèi)節(jié)點通信不可達的方案,并基于一般意義的網(wǎng)絡系統(tǒng)模型提出了一種探測覆蓋區(qū)域內(nèi)節(jié)點連通性的算法:基于深度探測的節(jié)點覆蓋連通性判定算法DBDAFNCJ。節(jié)點連通性分析和仿真實驗結(jié)果表明節(jié)點代理方案可以很好地改善節(jié)點部署區(qū)域內(nèi)節(jié)點通信不可達的情況,同時表明DBDAFNCJ算法可以高效、準確地獲悉部署區(qū)域內(nèi)節(jié)點連通性的情況。 基于自適應的無線傳感器網(wǎng)絡路由機制:無線傳感器網(wǎng)絡由于其自身計算資源、能量及帶寬的局限性從而使得如何尋找合適的路由問題變得很關(guān)鍵。本文研究了基于自適應的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點路由機制,該機制通過節(jié)點自身的剩余能量及相鄰節(jié)點的成簇密度決定網(wǎng)絡的路由形成方式,所構(gòu)造的路由具有高效、合理的特點。理論和應用分析表明,所提出自適應路由機制可以提高網(wǎng)絡的平均壽命,使網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸更加高效、可靠。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TN918.82;TP212.9
【目錄】：

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4 羅丹彥;無線傳感器網(wǎng)絡能量高效組建關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

5 趙寶康;無線傳感器網(wǎng)絡隱私保護關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學技術(shù)大學;2009年

6 畢嘉娜;無線傳感器網(wǎng)絡能量有效安全路由協(xié)議研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

7 谷雨;無線傳感器網(wǎng)絡中目標覆蓋的研究[D];中國科學技術(shù)大學;2010年

8 馬永波;無線傳感器網(wǎng)絡精確動態(tài)定位及其安全性問題研究[D];吉林大學;2010年

9 張起元;無線傳感器網(wǎng)絡虛假數(shù)據(jù)檢測排除機制研究[D];中國科學技術(shù)大學;2010年

10 周彥;無線傳感器網(wǎng)絡中基于量化信息的目標狀態(tài)估計與融合[D];上海交通大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓蕾;K重覆蓋算法在WSN最大支持路徑中的研究[D];長春理工大學;2010年

2 周希;無線傳感網(wǎng)絡有效數(shù)據(jù)傳輸整合[D];上海交通大學;2010年

3 武斌;無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制策略研究[D];西安電子科技大學;2011年

4 劉陽;無線傳感器網(wǎng)絡中基于分組的感知查詢技術(shù)的研究[D];東北大學;2008年

5 唐健華;無線傳感器網(wǎng)絡目標優(yōu)化覆蓋的研究[D];南京郵電大學;2011年

6 于永洋;無線傳感器網(wǎng)絡中基于統(tǒng)技模型的查詢處理技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

7 孫澤宇;無線傳感器網(wǎng)絡中覆蓋控制算法的研究[D];蘭州大學;2011年

8 敬再生;基于無線傳感器網(wǎng)絡的邊境信息監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];重慶大學;2010年

9 苗媛媛;無線傳感器網(wǎng)絡環(huán)境下基于能量優(yōu)先的高效查詢[D];浙江工商大學;2011年

10 毛沙;無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能優(yōu)化策略研究[D];合肥工業(yè)大學;2011年

  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡應用若干關(guān)鍵問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：87099