无线传感器网络数据传输可靠性研究

无线传感器网络数据传输可靠性研究

谢华

山东财经大学燕山学院

摘要：近年来，属于信息社会的时代，微电子机械系统，无线通讯，计算机技术，数据结构技术迅速发展。无线传感器网络(WSN)也顺势而起，引起了人们的关注，无线传感器网络数据技术从数据出发，研究其可靠性以及其对社会发展的贡献，系统的介绍当前的研究成果，并总结各个研究成果的优劣，为之后的研究方向开出一条道路。WSN的出现极大的推动了大数据与网络的发展，对于当前正处于信息的黄金时代来说，无线传感器网络数据传输可靠性的研究是一个契机，它是促进当前社会发展的关键性一步，就此我们来探讨WSN数据传输可靠性研究，希望能为大家提供帮助。

关键词：无线传感器网络系统 数据传输的可靠性研究 大数据

引言：无线传感器网络是随着当今社会信息高速发展而诞生的，无线传感器网络包括传感器技术和无线通信技术，它集数据的采集、处理、传输于一体，与传统的传感器系统相比无线传感器的节点数量更多，密度也更高，它是以数据为中心的，拓扑的结构变化的速度也更快。无线传感器系统的节点由电池供取能量，使得节点所蕴含的能量受到限制且节点本身所存储的数据容量较小。无线传感器网络的建设环境一般都是在人类无法接近的恶劣环境里，资源缺乏，且不同领域中无线传感器网络的形式不同。且环境的限制使得无线传感器网络很不稳定，数据传输的可靠性很低，但这个问题急需得到解决，因此我们需要对无线传感器网络深入研究，急需大量相关人才的培养，数据传输的可靠性研究急需得到提高，为WSN能够遍及人类的社会当中去探寻。

1. 对于WSN数据传输可靠性研究的意义

1. 研究的背景

计算机技术和通信技术的高速发展是当今时代的象征，信息时代为我们当前的生活带来了许多色彩，信息的采集、数据的处理，都是其中关键的环节，也应之而生了许多的课目来培养青年一代，数据传输的可靠性也是我们关注的重点，无线传感器网络的应用也越发的广泛，它为人们的生活与生产，工业与医学等领域带来深远的影响。在当前社会中，无线传感器网络技术的发展快慢是重中之重，无线传感器网络需要技术的不断更新来维持，如果超过了一定的时间，技术无法支持无线传感器网络的发展，那么它就会被很快的淘汰下去，因此各个国家的无线传感器网络的技术研究也是各个国家之间的经济、社会发展的一个重要指标。就此我们需要不断的研究无线传感器网络数传传输的技术，不断提高对它的要求以及可靠性，能够使得人们放心。

2. 研究的意义

传感器的节点在收集到数据之后，会采用多跳的形式传递给汇聚节点，因为在区域中分布的节点数量极多，节点所蕴含的信息量巨大，直接传递的方式是不适合的。节点的数据都向汇聚节点同时发送，网络的信道所能利用的效率很低，造成网络堵塞，因此会使数据的传递效率很低，而且大量的数据占用大量的网络资源，会使得节点所蕴含的能量消耗极快从而使得节点死亡的时间加快。为了解决上述的问题数据的聚合算法提供了解决方案，组织网络中的节点结构，聚合数据，从而减小它们占有的网络资源，延长网络的寿命。目前无线传感器网络数据中数据聚合的研究正处于发展的阶段，仍需要进一步的探索、研究与发展。

2. 无线传感器网络数据传输可靠性

（一）无线传感器网络数据传输的可靠性评估方法

无线传感器网络数据传输的可靠性评价可以从传统的网络可靠性评估的方法中借鉴。这些方法大多以概念的理论与图论为理论的基础，为了简化模型与方便我们分析，我们需要假定一个前提条件，紧接着具体的对其进行分析，我们需要知道限定的节点与链路等基本元素所蕴含的含义、可能的状态以及它们之间的相互独立性，从图的连通性出发，以传输的可靠性模型为研究的对象，传输可靠性的精确计算问题没有得到解决，所以研究者尝试从寻求近似解出发，典型的近似算法有图变换法、定界法、蒙特卡罗法等。

（二）影响WSN数据传输可靠性的重要因素

在无线传感器网络数据传输中，妨碍数据传输成功的因素有很多，因此我们需要解决这些问题，为WSN数据传输能够更好的进行。我们对此进行了分类。影响数据传输可靠性的因素大致有以下3类- -信道错误、网络拥塞以及拓扑变化。我们需要了解它们是如何导致数据传输失败的。

1. 信道错误：由于传感器中的节点通信带的宽窄以及它的变化状况，通信的覆盖范围只有几十到几百米，使得节点之间的通信断接非常频繁，以至于经常导致通信失败。我们需要寻找最佳的重传次数与传输成功率之间的平衡点。

2. 网络拥塞：当一个节点接收到的数据大于它所能蕴含的数据量时，数据的缓冲区就会造成溢出，从而不能获得新的数据，这样就造成了网络拥塞。拥塞会影响正常的数据传输，降低传输的效率，白白消耗的能量也会很多。

3. 拓扑变化：WSN通常应用在人类无法接近的恶劣环境中，环境的恶劣会使得节点易损坏，节点的失效不仅仅有区域性的也有可能是独立的。无线传感器的节点由于是电池来供电，因此能量是很有限的，能量耗尽会影响节点失效也会损坏传输的路径，从而影响数据的成功传输，

3. WSN数据传输技术可靠性的研究状况

现在的无线传感器网络的标准有很多，没有得到同意，但它们都有相对应的应用领域。在其中，IEEE 802.15.4已经得到了广泛的认同，被定为了WSN的底层标准，ZigBee等其他的诸多标准也选择它作为共同基础进行拓展。IEEE 802.15.4标准定义的网络支持CSMA-CA技术，与其同时支持确认机制，这样能有效的降低输出传输的过程中受到环境影响而造成的误码率，从而提升数据传输的稳定性。目前，大多数针对WSN的可靠传输技术都是来自IEEE 802.15.4标准修订。WSN可靠传输技术虽然运用在了许多的领域当中，但是每一种技术间并没有做到取长补短，灵活性较差，不能应对动态拓扑。在未来，WSN可靠传输技术研究方向应综合、并完善前期的研究成果，对动态拓扑进行深入的研究，同时充分关注电池、无线充电等方面技术的发展，一旦这种技术发展成熟，将会很快的运用于WSN可靠传输技术，从而很好的提高数据的传输可靠性。

结束语：我们就无线传感器网络的前景以及当前的状况进行了分析，无线传感器网络数据传输的可靠性评估的方法进行了探讨，无线传感器网络于当前社会是一项非常重要的研究项目，它于社会于人们的影响很是深远，在无线传感器网络数据传输的可靠性问题得以解决的时候，它将能够应用于国防安全，信息的传输等重大领域之中，大数据、网络通信与计算机的飞速发展会带动无线传感器网络数据传输技术的极大提升，其研究趋势已经从理论依据走向了实际生活，从单一的网络走向网络的融合，无线传感器网络数据传输的发展趋势会带来更多，更难的问题，研究者需要对无线传感网络数据传输的可靠性进行更加深入的研究。

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