无线传感器网络

无线传感器网络（WSN）是指一组在空间上分散且专用的传感器，用于xxx和记录环境的物理状况并在中央位置组织收集的数据。WSN测量环境条件，例如温度、声音、污染水平、湿度、风等。

从某种意义上说，它们类似于无线自组织网络，它们依赖于无线连接和网络的自发形成，因此可以无线传输传感器数据。WSN是空间分布的自主传感器，用于xxx物理或环境条件，例如温度、声音、压力等，并将其数据通过网络协作传递到主要位置。较现代的网络是双向的，因此也可以进行控制传感器活动。无线传感器网络的发展是受军事应用的推动。如今，此类网络已用于许多工业和消费者应用中，例如工业过程xxx和控制、机器运行状况xxx等。

WSN由“节点”构成-从几到几百甚至几千，其中每个节点都连接到一个（有时是几个）传感器。每一个这样的传感器网络节点通常具有几个部分：一个无线电收发信机与内部天线或连接到外部天线、微控制器，用于与所述传感器和能量源，通常是一个接口的电子电路的电池或嵌入的形式能量收集。甲传感器节点可能在从鞋盒下来的尘埃的晶粒的尺寸的大小而变化，尽管运作“ 微尘真正的微观尺寸尚未创建。传感器节点的成本类似地变化，从几美元到几百美元不等，具体取决于各个传感器节点的复杂性。传感器节点的大小和成本约束导致相应的约束WSN的拓扑结构可以从简单的星形网络到高级的多跳无线网状网络，而在网络的各跳之间的传播技术可以是路由或洪泛。

在计算机科学和电信领域，无线传感器网络是一个活跃的研究领域，每年安排许多研讨会和会议，例如IPSN、SenSys和EWSN。截至2010年，无线传感器网络已在 全球范围内达到约1.2 亿个远程单元。

WSN的主要特征包括

• 使用电池或能量收集的节点的功耗限制。供应商的例子包括ReVibe Energy和Perpetuum
• 应对节点故障的能
• 节点的某些移动性
• 节点的异质性
• 节点的同质性
• 可扩展到大规模部署
• 能够承受恶劣的环境条件
• 使用方便
• 跨层优化

跨层正在成为无线通信的重要研究领域。此外，传统的分层方法还存在三个主要问题：

1. 传统的分层方法无法在不同的层之间共享不同的信息，这导致每一层都没有完整的信息。传统的分层方法不能保证整个网络的优化。
2. 传统的分层方法没有能力适应环境变化。
3. 由于无线传感器网络中不同用户之间的干扰，访问冲突，衰落以及环境的变化，有线网络的传统分层方法不适用于无线网络。

因此，可以使用跨层来进行最佳调制，以改善传输性能​​，例如数据速率、能效、QoS（服务质量）等。传感器节点可以想象成小型计算机，其性能极高。在界面和组件方面是基本的。它们通常由具有有限计算能力和有限内存的处理单元，传感器或MEMS（包括特定的调节电路），通信设备（通常是无线电收发器或光学设备）以及通常为电池形式的电源组成。其他可能的内含物是能量收集模块、辅助ASIC以及可能的辅助通信接口（例如RS-232或USB）。

基站是WSN的一个或多个组件，具有更多的计算，能源和通信资源。它们通常充当传感器节点和最终用户之间的网关，因为它们通常将数据从WSN转发到服务器上。基于路由的网络中的其他特殊组件是路由器，旨在计算和分发路由表。

从无线传感器网络收集的数据通常以数字数据的形式保存在中央基站中。此外，开放地理空间联盟（OGC）正在为互操作性接口和元数据编码指定标准，以使异构传感器Web实时集成到Internet中，从而使任何人都可以通过Web浏览器xxx或控制无线传感器网络。

为了降低通信成本，某些算法会删除或减少节点的冗余传感器信息，并避免转发无用的数据。例如，此技术已用于分布式异常检测或分布式优化。当节点可以检查它们转发的数据时，它们可以测量平均值或方向性，例如从其他节点读取的读数。例如，在感测和xxx应用中，通常情况是xxx环境特征的相邻传感器节点通常会记录相似的值。由于传感器观测值之间存在空间相关性，这种数据冗余激发了用于网络内数据聚合和挖掘的技术。聚合减少了网络流量，这有助于减少传感器节点的能耗。近来，已经发现网络网关在通过为具有更关键能量效率需求的节点调度更多资源来在提高传感器节点的能量效率方面也起重要作用，并且需要在网络网关处实现先进的能量高效调度算法以进行改进。整体网络能效。

这是网络内处理的一种形式，其中假定传感器节点在有限的可用能量下是不安全的，而假定基站在不受限制的可用能量下是安全的。聚合使无线传感器网络已经存在的安全挑战变得复杂，并且需要专门针对此场景量身定制的新安全技术。提供安全性以在无线传感器网络中聚合数据被称为WSN中的安全数据聚合。是讨论无线传感器网络中安全数据聚合技术的前几项工作。

安全数据聚合中的两个主要安全挑战是数据的机密性和完整性。虽然加密传统上用于提供端到端的保密无线传感器网络中，在一个安全的数据聚合场景需要来解密经加密数据以执行聚集聚合。这在聚合器处暴露了明文，使数据容易受到来自对手的攻击。类似地，聚合器可以将错误数据注入到聚合中，并使基站接受错误数据。因此，尽管数据聚合提高了网络的能量效率，但是使现有的安全挑战变得复杂。