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异构无线传感器网络组密钥管理方案设计

胡运松，单洪，马涛

(电子工程学院网络中心，合肥 230037)

摘要：为解决大规模异构无线传感器网络组密钥更新能耗大、效率低的问题，提出一种基于拓扑信息的异构无线传感器网络组密钥管理方案。利用节点拓扑信息构建αβ密钥管理树，在密钥管理树的生成与更新过程中对其进行结构优化，从而减少组密钥更新的能量消耗与更新时延。仿真实验表明，该方案是一种高效可扩展的组密钥管理方案，适合应用于异构无线传感器网络中。关键词：异构无线传感器网络；组密钥更新；拓扑树；密钥管理树

Group Key Management Scheme Design for Heterogeneous Wireless Sensor Network

HU Yun-song, SHAN Hong, MA Tao

(Network Center, Electronic Engineering Institute, Hefei 230037, China)

【Abstract 】To solve the great energy cost and poor efficiency of group key updating in Heterogeneous Wireless Sensor Network(HWSN), this paper proposes a group key management scheme based on topological information for HWSN. The scheme takes topological information of nodes to build an αβ key management tree. In the process of generating and updating, the group key management tree must be optimized to decrease energy cost and updating delay. Simulation experiments show that the scheme is an efficient and scalable group key management scheme which is suitable for heterogeneous Wireless Sensor Network(WSN).

【Key words 】Heterogeneous Wireless Sensor Network(HWSN); group key updating; topological tree; key management tree DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2011.01.051

计算机工程 Computer Engineering 第37卷第1期

V ol.37 No.1 2011年1月

January 2011

·安全技术· 文章编号：1000—3428(2011)01—0149—02文献标识码：A

中图分类号：TP393

1 概述

以提供安全、可靠的保密通信为目标的密钥管理方案和协议的设计是无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)安全最为重要、最为基本的研究领域[1]。随着WSN 中面向组的应用不断增多，必须要实现安全的组通信，这就需要设计相应的组密钥管理方案。目前WSN 中的组密钥管理研究主要集中于同构无线传感器网络，还没有适合异构无线传感器网络(Heterogeneous Wireless Sensor Networks, HWSN)特点的组密钥管理方案。文献[2]提出一种基于局部协作的分布式组密钥管理方案；文献[3]提出一种基于密钥树标记算法的批量密钥更新方法；文献[4]提出一种基于双向Hash 链的带自愈功能的集中式组密钥管理方案；文献[5]提出的逻辑密钥层次(Logical Key Hierarchy, LKH)是一种集中式组密钥管理方案，该方案采用逻辑密钥树，密钥树的根节点是组密钥，网络中有节点加入或离开时由中心节点进行密钥更新；文献[6]提出一种拓扑密钥层次(Topological Key Hierarchy, TKH)，利用WSN 的拓扑信息和组播方式进行组密钥的更新。本文提出一种基于拓扑信息的组密钥管理方案，将整个网络划分为多个相互独立的子组，根据拓扑结构生成αβ密钥树，对密钥管理树优化后进行组密钥的更新。

2 方案设计

HWSN 由汇聚节点(Sink)、高级节点(H-Sensor)和普通节点(L-Sensor)组成，节点依据不同的感知任务和地理位置划分为多个簇，每个簇形成一个子组。H-Sensor 因为具有较高的存储、计算和传输能力、能量大或者可以补充，所以选定其作为簇首，L-Sensor 将监测数据通过H-Sensor 传输到Sink 。

网络中的所有H-Sensor 构成一个组(H-Sensor Group, HG)，

由Sink 负责生成组密钥。每个簇构成一个子组(L-Sensor Group, LG)，由簇首H-Sensor 负责产生组密钥。本文的研究重点是LG 组密钥管理，主要包括αβ密钥管理树生成和组密钥更新。 2.1 αβ密钥管理树生成

αβ密钥树生成包括拓扑发现、拓扑学习和密钥树生成 3个阶段：拓扑发现阶段H-Sensor 向L-Sensor 发送拓扑发现数据包，L-Sensor 确定自身的父亲节点；拓扑学习阶段L-Sensor 向H-Sensor 发送其父亲节点的信息；密钥树生成阶段H-Sensor 处理收到的信息，生成LG 的组密钥。 2.1.1 拓扑发现阶段

H-Sensor 首先向簇内广播拓扑发现数据包(Topology

Finding Message, TFM)，

格式为(节点ID|距离H-Sensor 跳数)。L-Sensor 收到TFM 后，将发送节点作为自己的父亲节点同时记录其ID ，随后转发TFM 直到所有的L-Sensor 都被覆盖。当收到多个TFM 时，L-Sensor 选择离H-Sensor 距离最小的发送节点作为其父亲节点，如果距离相等则选择最先收到的发送节点。

2.1.2 拓扑学习阶段

节点建立父子关系后，L-Sensor 向H-Sensor 发送拓扑学习数据包(Topology Learning Message, TLM)，包括其父亲节点的信息，格式为(节点ID|父亲节点ID)。图1给出了一个拓朴树的实例，其中，L-Sensor 5发送数据包(5|1)，而

作者简介：胡运松(1982－)，男，博士研究生，主研方向：无线传感器网络；单洪，教授、博士、博士生导师；马涛，讲师、博士收稿日期：2010-06-13 E-mail ：purain@https://www.wendangku.net/doc/a76477775.html,

150 计算机工程2011年1月5日

L-Sensor8则发送数据包(8|2)。H-Sensor收到L-Sensor发送的

TLM后，构建整个子组的拓扑树。

图1 LG1拓扑树

2.1.3 密钥管理树生成阶段

由图1可知，子组内不同节点的孩子数目可能不同，有

的节点孩子多，例如L-Sensor 3有5个孩子；有的节点孩子

少，例如L-Sensor 12、L-Sensor16、L-Sensor17都只有1个

孩子。如果按照文献[6]提出的方案构建密钥树，则整个密钥

树的宽度会很大，从而增加组密钥更新消息的数目，影响组

密钥更新的效率，极端情况下(每个L-Sensor都只有1个孩子

或者所有L-Sensor都是同一个节点的孩子)会出现星型结构，

这时该方案的效率极低。密钥树生成阶段首先进行结构优化，

选定α和β2个正整数(1αβ

<≤)，如果节点的孩子数目

nαβ

>，则将n个孩子划分为多个子树，每个子树由α或

者β个孩子组成；如果,

nαβ

<，则将多个节点的孩子合并为

一棵子树，具有共同祖先的孩子合并时具有更高的优先权。

这样会大大降低组密钥更新消息的数目，从而减少更新的能

量消耗。

LG的密钥管理树如图2所示，其中取2,3

αβ

==。

L-Sensor 3的5个孩子被分为2个子树，一个有2

α=个孩子，

另一个有3

β=个孩子；L-Sensor 18和L-Sensor 19具有共同

的祖先L-Sensor 2和L-Sensor 9，因此将它们合并为一棵子

树。这时每个L-Sensor需要存储4个密钥，包括1个GK、

2个KEK和1个IK。

图2 LG1密钥管理树

2.2 组密钥更新

组密钥更新阶段包括拓扑树修复和密钥管理树更新2个

步骤，首先对拓扑树进行修复，随后根据新的拓扑树更新密

钥管理树。

2.2.1 拓扑树修复

新L-Sensor节点加入时首先向H-Sensor发送加入网络申

请，H-Sensor向Sink转发申请，Sink认证节点身份后同意其

加入网络并且由相应的H-Sensor确定其在拓扑树中的位置。

当有L-Sensor节点离开网络时，H-Sensor首先判断该节点是

否为叶子节点，如果是则直接将该节点从拓扑树中删除；如

果不是则其孩子向邻居节点发送广播包寻找父亲节点，然后

向H-Sensor发送TLM，修复拓扑树。

2.2.2 密钥管理树更新

H-Sensor依据修复后的拓扑树首先对密钥树进行优化，

合并,

nαβ

<的子树，划分,

nαβ

>的子树，然后构建新的密

钥管理树，最后将新的组密钥分发给各个节点。删除

L-Sensor9、L-Sensor11、L-Sensor12，加入L-Sensor20、

L-Sensor21和L-Sensor22后，L-Sensor13所在子树只剩1个

L-Sensor，将其与L-Sensor14和L-Sensor15合并为1棵子树；

L-Sensor17和L-Sensor19具有共同的祖先L-Sensor2和

L-Sensor8，因此将它们合并为一棵子树；同理将L-Sensor16

和L-Sensor18合并为一棵子树。

密钥GK、

SK、

SK和

需要更新为'

GK、'

SK、'

和'

SK，同时需要为L-Sensor20~L-Sensor22增加

SK。

3 仿真实验

本文采用QualNet进行仿真实验，1 500 m×1 500 m的仿

真场景内随机放置N=512, 1 024个传感器节点，Sink或者

H-Sensor节点置于仿真场景的中间，每个节点的通信半径设

置为100 m，具体的参数设置如表1所示。

表1 仿真参数设置

参数项数值

仿真区域/(m2) 1 500×1 500

节点数目512, 1 024

节点通信半径/m 100

密钥更新消息大小/bit 128

发送消息能量消耗/(μJ·bit-1) 8.73

接收消息能量消耗/(μJ·bit-1) 8.73

加密消息能量消耗/(μJ·bit-1) 2.65

解密消息能量消耗/(μJ·bit-1) 2.65

仿真实验中传感器节点拥有孩子节点的数目为1个的最

多，为3个或4个的次之，距离H-Sensor最远的节点跳数

为11。因此，取基于拓扑信息的异构传感器网络组密钥管

理方案(Topological Group Key, TGK)的参数为3

α=、

411

β==

、。

由图3、图4可知，随着被删除节点数目的增加，3种方

案的能量消耗都随之增加，TGK的能量消耗在3种方案中是

最少的，而且增加幅度也是其中最低的，这主要是因为TGK

方案利用节点拓扑信息和αβ密钥管理树结构减少了密钥更

新消息的数目，从而降低组密钥更新的消耗。这说明TGK方

案具有良好的扩展性，适用于大规模异构无线传感器网络。

图3 删除节点数与能量消耗关系(N

=512)

图4 删除节点数与能量消耗关系(N=1 024)

(下转第153页)

基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现

南京航空航天大学硕士学位论文基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现姓名：耿长剑申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：王成华 20090101

南京航空航天大学硕士学位论文摘要无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动

Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers

无线传感器网络课后习题'答案

1-2.什么是无线传感器网络? 无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么? (1)传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块电源模块和嵌入式软件系统 (2)传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 1-8.传感器网络的体系结构包括哪些部分?各部分的功能分别是什么? (1)网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。 (2)网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。 (3)应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型?分别说明各种网络结构的特征及优缺点。（1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。（2）平面结构：

校园网络方案设计

校园网络方案设计校园网的设计目标简而言之是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。下面是本人收集整理的校园网络方案设计，希望对您有所帮助！校园网络方案设计一、学校需求分析随着计算机、通信和多媒体技术的发展，使得网络上的应用更加丰富。同时在多媒体教育和管理等方面的需求，对校园网络也提出进一步的要求。因此需要一个高速的、具有先进性的、可扩展的校园计算机网络以适应当前网络技术发展的趋势并满足学校各方面应用的需要。信息技术的普及教育已经越来越受到人们关注。学校领导、广大师生们已经充分认识到这一点，学校未来的教育方法和手段，将是构筑在教育信息化发展战略之上，通过加大信息网络教育的投入，开展网络化教学，开展教育信息服务和远程教育服务等将成为未来建设的具体内容。调研情况学校有几栋建筑需纳入局域网，其中原有计算机教室将并入整个校园网络。根据校方要求，总的信息点将达到 3000个左右。信息节点的分布比较分散。将涉及到图书馆、实验楼、教学楼、宿舍楼、食堂等。主控室可设在教学楼的一层，图书馆、实验楼和教学楼为信息点密集区。

需求功能校园网最终必须是一个集计算机网络技术、多项信息管理、办公自动化和信息发布等功能于一体的综合信息平台，并能够有效促进现有的管理体制和管理方法，提高学校办公质量和效率，以促进学校整体教学水平的提高。二、设计特点根据校园网络项目，我们应该充分考虑学校的实际情况，注重设备选型的性能价格比，采用成熟可靠的技术，为学校设计成一个技术先进、灵活可用、性能优秀、可升级扩展的校园网络。考虑到学校的中长期发展规划，在网络结构、网络应用、网络管理、系统性能以及远程教学等各个方面能够适应未来的发展，最大程度地保护学校的投资。学校借助校园网的建设，可充分利用丰富的网上应用系统及教学资源，发挥网络资源共享、信息快捷、无地理限制等优势，真正把现代化管理、教育技术融入学校的日常教育与办公管理当中。学校校园网具体功能和特点如下：技术先进采用千兆以太网技术，具有高带宽1000Mbps 速率的主干，100Mbps 到桌面，运行目前的各种应用系统绰绰有余，还可轻松应付将来一段时间内的应用要求，且易于升级和扩展，最大限度的保护用户投资；网络设备选型为国际知名产品，性能稳定可靠、技术先

(中文)基于无线传感器网络桥梁安全监测系统

基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统摘要根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1

学生网络安全方案设计4.doc

学生网络安全方案设计4 学生网络安全方案设计网络安全关系到每一个人，今天小编要给大家介绍的便是学生网络安全方案设计，欢迎阅读！学生网络安全方案设计(一) 围绕学校二一六年工作重点，坚持科学发展观，充分发挥学校网络中心的技术指导的管理职能，强化服务意识、责任意识、发展意识，巩固我校教育信息化成果，不断完善信息化建设水平，大力推进教育现代化进程，科学、规范、高效抓管理，求真、务实、优质育人才，努力争创省级教学示范学校，办优质初中教育。 1、采取切实可行的措施，加强对校园网的管理，继续完善相关规章制度，落实各项管理措施，确保学校网络安全畅通。学校要继续完善相关的网络制度，杜绝网络信息安全事故的发生，确保网络畅通，更好的服务与教育教学工作。采取积极可行的措施，在保证网络畅通的情况下，杜绝教师上网聊天、打扑克、玩游戏等不良现象的发生。管理员及全体教师都要深入研究网络应用问题，充分发挥网络的作用，提高教育教学质量。 2、网络防毒。加强对教师信息技术的培训力度，使教师学会使用杀毒软件进行计算机病毒的查杀，确保学校网络畅通。基本上解决网络病毒在我校各计算机上的传播，保证网络不因病毒而导致堵塞、停网等现象的发生。加强学校校园网网站建设和应用力度，使其服务于教学、

服务于德育、服务于管理;服务于学生、服务于教师、服务于社会。管好用好校园网，要有相当一部分学生也建有自己的学习网页。通过建设各种学习主页，广泛吸引学生、教师和家长及社会各界人士驻站，增强学校在社会上的良好形象，扩大学校知名度。管理员要不断学习相关业务知识，不断提高自己的业务能力，树立服务于教学的思想，管好用好校园网，不断更新网站内容，建设有自己独特风格的学校网站。加强信息技术知识的培训与应用。学校将组织专人进行不同层次的培训班，加强培训指导，教师要将学习走在前头，自觉地学。大力提倡电子备课。把学校微机室建“成绿色机房”，利用课余时间、休息日、节假日对学生开放，为广大学生提供健康、安全的网络学习环境。采取得力措施，杜绝师生玩电脑游戏，建设“无游戏校园”。学生网络安全方案设计（二) 随着教育信息化建设工作的不断发展，我市部分学校建设了校园网，但由于在信息安全管理方面经验不足，措施不力，导致各室网络存在一定的信息安全隐患。为认真贯彻教育部以《教育部关于加强教育行业网络与信息安全工作的指导意见》的通知(教技发〔20xx〕4号)精神，充分利用校园网络为教育教学服务，进一步加强校园网络安全管理工作。一、强化领导，提升校园网络安全防范意识。本着自主防护，明确责任，按照“谁主管、谁主办、谁负责”的原则，切实落实网络与信息安全责任，加强工作领导，细化管理分工，落实责任到人，建立有效防范、及时发现、果断处置有害信息的工作机制。学校要建立健全安全管理组织机构，校长是网络安全

无线传感器网络的应用研究

1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构基站监控系统的结构组成如上图所示，主要由三个大的部分构成，分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发，我们采用了干点加节点方式的监控方法。监控中心（SC）：SC的定义是指整个系统的中心枢纽点，控制整个分监控站，主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括（地、州）设置相应的监控中心，位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。区域监控中心（SS）：又称分点监控站，主要是分散在各个更低等级的区县，主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络，区域监控中心的管辖范围为一个县/区；移动通信网络由于其组网不同于固话本地网，则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多，但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。监控单元（SU）：是整个监控系统中等级最低的单元了，它的功能就是监控并且起供电，传输等等作用，主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备，比如定位设备或者光感，温感设备等等。监控模块（SM）：SM是监控单元的组成部分之一，主要作用监控信息的采集功能以及传输，提供相应的通信接口，完成相关信息的上传于接收。

2监控系统的分级管理结构及监控中心功能基站监控系统的组网分级如果从管理上来看，主要采用两级结构：CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼，主要功能为数据处理，管理远程监控单元，对告警信息进行分类统计，可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能，并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站，具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析，自动生产图表并为我们的客户提供直观，方便的可视化操作，为维护工作提供依据，维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应，以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点，将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中，还有维护管理类，具体描述如下： 1）实时报警功能该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后，通过声音，短信，主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境，空调，烟感，人体红外等等发生变量后，这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式： 2)声音报警基站发生告警后，系统采集后，会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如：声音的设置有几种，主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣，不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级，比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置，它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候，提示声音设置为长鸣，并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下：

无线传感器网络的应用与影响因素分析

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，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的范围也日益广泛，已从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发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素 applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of computer science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a comprehensive description of the development

基于无线传感器网络的智能交通系统的设计

一、课题研究目的针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。二、课题背景随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。

008065传感器网络数据管理

传感器网络数据管理李建中高宏石胜飞哈尔滨工业大学关键词：查询处理技术无线传感器网络引言随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，人们研制出了各种具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器。由这些微型传感器构成的无线传感器网络引起了人们的极大关注。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知、采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽准确的信息，传送到需要这些信息的用户。由于无线传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实可靠的信息，因此，这种网络系统可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业和反恐抗灾等领域。传感器网络是信息感知和采集领域的一场革命，在新一代网络中具有关键作用。美国《商业周刊》认为，传感器网络是全球未来四大高技术产业之一，是21世纪世界最具有影响力的21项技术之一。美国麻省理工学院(MIT)《新技术评论》认为，传感器网络是改变世界的十大新技术之一。传感器网络作为一个全新的研究领域，在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量的挑战性研究课题。传感器网络的研究起步于20世纪90年代末期。从2000年起，国际上开始出现一些有关传感器网络研究结果的报道。然而，目前的研究结果还比较初步，主要是通过对传统技术的简单改造来初步适应无线传感网络快速发展的需要。虽然也提出了一些新的技术，但多数还处于概念化阶段，距离实际应用还有很大距离。因此，无线传感器网络技术对于我国是一个新机遇。如果我国迅速开展无线传感器网络技术的研究，有希望在无线传感网络的理论、方法和技术方面达到国际先进水平，为我国在未来几年内建立无线传感网络产业打下坚实的基础，为我国信息产业的跨越式发展在核心技术方面提供支持。传感器网络是以数据为中心的网络，其目的是感知、获取、传输感知数据，回答观察者对物理世界的查询。传感器网络以数据为中心的特点表现在：用户把传感器视为感知数据流，把传感器网络视为虚拟感知数据库，获取、分析、挖掘和理解感知数据，最终做出决策或制定行动方案。以数据为中心的特点要求，传感器网络的设计必须以感知数据管理为中心，密切结合数据库技术和网络技术，从逻辑概念和软硬件技术两个方面实现一个高性能的以数据为中心的网络系统，为用户提供一个有效的传感器数据管理系统，使用户如同使用通常的数据库系统一样自如地在传感器网络上进行各种应用系统的开发。显然，传感器网络数据管理技术是确定传感器网络可用性和有效性的关键技术，关系到传感器网络的成败。

校园网络规划设计方案

校园网络设计方案

第一章建网原则实际上，我国中小学所耗费的信息技术投入远不止上述经费。国人在进行投入的过程中总是追求时髦、讲面子。不考虑学校的实际情况，严重脱离中国的国情和经济发展现状，要知道我们一直是世界上人均收入排名在一百多位的发展中国家。接着全国兴起了装备计算机的热潮，重点中学和好一点的乡镇中小学开始全面装备286、386计算机，当时的计算机每台近两万元左右，使用不到两年，软件升级，WINDOS全面取代DOS系统，286、386计算机全面淘汰（由此全国又损失数百亿元）.这时候486计算机全面登场，并立即淘汰，586以及档次与配置更高的计算机面世。我们的学校在这场计算机的变革中，就不停的跟在后面赶，不停的被淘汰，由于有些学校领导片面追求时髦、面子，而给学校和国家造成了无法估计的损失。现在教育部提出：一定的时间内在国内普及信息技术教育，实行"校校通"工程；可是由于一些大的计算机厂家在不停的炒作，进行误导，使得我们有些学校校长、少数教育领导干部头脑发热起来了，认为：校校通就是校园网，校园网就是计算机网；学校为了完成上面下达的任务，不顾本校的实际情况，不顾当地的实际情况，大规模的建

设计算机网，造成学校大量负债，而这个所谓的校园网自从建立起来后就面临着淘汰，为什么呢？目前，我国大部份的学校连基本的广播网、有线电视网都没有，有的学校的教师连计算机的最简单的常识也没有，更谈不上如何使用它们。在上述情况下，我们在进行校园网建设的过程中应该保持清醒的头脑，花最少的钱、获得最大的效果。校园网络作用主体不清建立一个好的校园网络系统包括广播系统、教学管理系统、计算机网络系统等等。计算机网络系统是校园网络系统中的一个组成部份。他们之间是相互补充、相互完善，而不是相互取代的。建设校园网的目的是用于老师传授知识和学生获得知识。传授知识有三种方式：图像，声音，文字。现在一般的人重视的是文字方面知识传授,而忽略了用图像和声音进行大众的知识传授。文字是声音和图像的补充和记载。从传播知识的作用范围来讲，广播系统传播的范围最广。从设备的增值性来看：最实用的是计算机，其次是教育系统应用软件和广播系统。因此，我们在建校园网时，应先从简易经济和适用的系统做起，再建计算。第二章校园网的规划设计 2．1校园网建设核心随着网络规模的扩大和用户数量迅速增加，并且由于院校合并形成了分布于多个校区的校园网，网络结构日趋复杂，网络结点数剧

无线传感器网络研究报告现状及发展

无线传感器网络的研究现状及发展默认分类 2008-06-12 18:19:20 阅读910 评论0 字号：大中小摘要：无线传感器网络(WSN>综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS>嵌入式计算技术．分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息．具有十分广阔的应用前景，成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成，分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。关键词：无线传感器网络节点 MAC层路由协议跨层设计 Abstract: Wireless sensor network (WSN> is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN> has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wih the existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article. Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design 一、概述随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步，包括微电子机械系统

基于无线传感网络的大型结构健康监测系统_尚盈

文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统尚　盈　袁慎芳　吴　键　丁建伟　李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A 　基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。　收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引言结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009

中学校园网络规划设计方案

摘要随着计算机、网络应用的不断普及，学校管理也相应的发生着变化。如何能更加充分的利用学校现有的教学资源进行教学、管理，又能达到事半功倍的效果？校园网的实施为学校提供了很好的解决方法。校园网的建设是现代教育发展的必然趋势，建设校园网不仅能够更加合理有效地利用学校现有的各种资源，而且为学校未来的不断发展奠定了基础，使之能够适合信息时代的要求。校园网络的建设及其与Internet的互联，已经成为教育领域信息化建设的当务之急。校园网工程是一项技术性较强的综合工程，它涉及到网络交换设备、路由设备、服务器与工作站、校园网应用软件、传输介质等许多方面。本文简要地讨论了校园网络规划设计中涉及到的网络技术、规划设计方法、网络性能及应用分析等问题，为校园网络的规划、设计和升级改造等方面在技术及应用上提供参考，以使在建或规划中的校园网络具备较高的整体性能。关键词：校园网络；规划设计；无线网络局域网技术；

目录摘要 (1) 一、需求分析 (4) （一）目的 (4) （二）该校园网实现的主要功能 (4) 1.共享国内外信息资源 (4) 2.www浏览 (4) 3.电子邮件系统（E-mail） (4) 4.匿名FTP服务 (4) 5.电子公告牌BBS. (4) 6.网络考试 (4) 7.CIMS、MIS等教学科研实验网 (4) 8.建立电子图书馆，提供联网查询 (4) （三）该校园网技术方案的特点 (5) 1.先进性 (5) 2.标准化 (5) 3.实际性 (5) 4.经济性 (5) 5.易维护性 (5) （四）网络接入技术和网络访问策略 (5) 1.建立虚拟网 (5) 2.网络管理 (5) 3.网络安全需求分析 (6) 4.广域网连接 (6) 二、网络规划设计 (7) （一）网络规划原则 (7) 1.实用性与先进性 (7) 2.开放性与标准化 (7) 3.可靠性与安全性 (7) 4.经济性与可扩充性 (7) (二) 网络拓朴图 (8) （三）网络技术的选择 (8)

无线传感器网络技术的应用

无线传感器网络技术的应用摘要：无线传感器网络(WSN)是新兴的下一代传感器网络，在国防安全和国民经济各方面均有着广阔的应用前景。本文介绍了无线传感器网络的组成和特点，讨论了无线传感器网络在军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通等方面的现有应用，最后提出无线传感器网络技术需要解决的问题。关键词：无线传感器网络，军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通。 1．无线传感器网络研究背景以及发展现状随着半导体技术、通信技术、计算机技术的快速发展，90年代末，美国首先出现无线传感器网络（WSN）。1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。WSN是由布置在监测区域内传感器节点以无线通信方式形成一个多跳的无线自组网（Ad hoc），其目的是协作的感知，采集

和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者是WSN的三要素。将Ad hoc技术与传感器技术相结合，人们可以通过WSN感知客观世界，扩展现有网络功能和人类认识世界的能力。WSN技术现已经被广泛应用。图为WSN基本结构。 WSN经历了从智能传感器，无线智能传感器到无线传感器三个发展阶段，智能传感器将计算能力嵌入传感器中，使传感器节点具有数据采集和信息处理能力。而无线智能传感器又增加了无线通信能力，WSN将交换网络技术引入到智能传感器中使其具备交换信息和协调控制功能。无线传感网络结构由传感器节点，汇聚节点，现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。无线传感器网络在农业中的运用是推进农业生产走向智能化、自动化的最可行的方法之一。近年来国际上十分关注WSN在军事，环境，农业生产等领域的发展，美国和欧洲相继启动了WSN研究计划，我国于1999年正式启动研究。国家自然科学基金委员会在2005年将网络传感器中基础理论在一篇我国20年预见技术调查报告中，信息领域157项技术课题中7项与传感器网络有直接关系，2006年初发布的《国家长期科学与技术发展