計算機無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸探討

趙偉

摘要：文章主要從計算機無線傳感網(wǎng)概述的角度出發(fā)，討論了無線傳感網(wǎng)的過程和結(jié)構(gòu)，闡述了計算機無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸階層，深入分析了無線傳感網(wǎng)的感知層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層，最后對計算機無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸進行了敘述，并從不同角度進行了詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)融合

隨著計算機無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的提升，其在軍事領(lǐng)域、智能家居、遠程醫(yī)療以及環(huán)境監(jiān)測等方面得到了有效的應(yīng)用，所以，為了保障無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用質(zhì)量，基于數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，要進一步優(yōu)化無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和傳輸效率，積極開發(fā)和研究提供的傳輸方案，在保障數(shù)據(jù)傳輸安全有效的同時保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎途_性，對此要積極應(yīng)用不同的方式和方法，從而為計算機無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸提供有效的保障。

1 計算機無線傳感網(wǎng)概述

1.1 計算機無線傳感網(wǎng)概況分析

計算機無線傳感網(wǎng)絡(luò)可以將不同的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后實施有效的傳輸，包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)傳輸3部分，當下應(yīng)用的計算機無線傳感網(wǎng)主要由以下幾部分構(gòu)成，分別為終端管理平臺、外部網(wǎng)絡(luò)、匯聚節(jié)點以及傳感器節(jié)點，該網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，傳感器節(jié)點的作用是獲取目標數(shù)據(jù)，然后利用多跳技術(shù)將數(shù)據(jù)向匯聚節(jié)點傳輸，然后匯聚節(jié)點利用衛(wèi)星通信、公共移動網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)等通信方式向管理節(jié)點實施數(shù)據(jù)傳輸，最終終端的用戶會收到管理節(jié)點傳輸過來的數(shù)據(jù)。

1.2 計算機無線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

首先是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，當下無線傳感網(wǎng)絡(luò)主要以路由和多路訪問控制（Multiple Access Control， MAC）協(xié)議為主，因為無線傳感網(wǎng)絡(luò)對通信能力、儲存能力以及計算能力要求比較高，所以相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計比較困難。其次是定位技術(shù)，該技術(shù)作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要組成部分，能夠有效地實施節(jié)點位置的定位于采集，由于無線傳感器會隨機部署網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，所以要依照節(jié)點的定位來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。最后是數(shù)據(jù)的融合和管理技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，要保障數(shù)據(jù)的傳輸過程的節(jié)能，所以，要有效融合計算機的計算能力和儲存能力，從而有效去除冗余，保障整個數(shù)據(jù)傳輸過程的節(jié)能。

2 計算機無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸階層分析

隨著科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，無線傳感網(wǎng)得到了快速發(fā)展，尤其是數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)發(fā)展迅速，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，在很多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用和意義，比如農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等，都能夠精確地獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，同時也給無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸提出了更高的要求，依照不同的研究內(nèi)容，計算機無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸現(xiàn)狀主要涉及以下幾點。

2.1 無線傳感網(wǎng)感知層分析

針對數(shù)據(jù)采集端的研究，很多大型的網(wǎng)絡(luò)企業(yè)都進行了深入的研究，并且探索開發(fā)了許多類型的硬件平臺，并且在硬件平臺當中融入了很多成熟的技術(shù)，在無線傳感網(wǎng)當中，要想保障網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，傳感器節(jié)點發(fā)揮著重要作用，因此，在實際的研究和應(yīng)用當中，針對傳感器節(jié)點主要涉及以下幾部分，分別為傳感器節(jié)點的失效率、平均使用壽命、使用壽命與可靠度，通過以上幾點來有效地保障傳感器節(jié)點的有效性，因此，在實際的應(yīng)用過程中，要保障傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2.2 無線傳感網(wǎng)鏈路層分析

數(shù)據(jù)在鏈路之間傳輸?shù)目煽啃詫τ跓o線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行云痍P(guān)鍵性作用，在提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性過程中，傳統(tǒng)的方式是利用重新傳輸或增加冗余來實施，在應(yīng)用無線傳感網(wǎng)時，重傳現(xiàn)象主要有以下兩點：（1）上游的節(jié)點將數(shù)據(jù)傳輸?shù)交荆缓笥苫景l(fā)出通知進行確認，當確認通知輸送到采集節(jié)點以后就表示數(shù)據(jù)傳輸成功，一旦確認通知發(fā)送失敗，采集節(jié)點沒有獲取到通知，則需要在一定時間內(nèi)向基站再次發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）在實施數(shù)據(jù)傳輸過程中，每一個階段都需要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行確認，一旦確認通知沒有傳輸給節(jié)點，則數(shù)據(jù)傳輸可認為是不成功，則數(shù)據(jù)會從上一個節(jié)點重新實施傳輸。以上兩種傳輸方式都能夠促進數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和效率的提升，但是在實際的應(yīng)用過程中，一旦網(wǎng)絡(luò)鏈路發(fā)生失誤，無論數(shù)據(jù)如何上傳都會以失敗告終。通過對兩種不同傳輸?shù)姆绞綄Ρ饶軌蚩闯?，冗余在丟包率低的前提下要比重傳方式有優(yōu)勢，如果出現(xiàn)丟包率比較高的現(xiàn)象，則以上兩種傳輸方式都不能保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2.3 無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層分析

首先是無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層分析，和傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感網(wǎng)絡(luò)要想提升網(wǎng)絡(luò)的生命周期，要在數(shù)據(jù)傳輸過程中平衡節(jié)點的能量，并且要對網(wǎng)絡(luò)的魯棒性和容錯率進行深入的探究。目前，在對網(wǎng)絡(luò)層實施數(shù)據(jù)傳輸方面的研究和分析已經(jīng)有了明顯的成果，例如數(shù)據(jù)融合隱私保護、可靠性數(shù)據(jù)傳輸路徑評估等，這些方式都能夠有效提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，同時路由協(xié)議擴展在應(yīng)用時，能夠?qū)崿F(xiàn)路由的多個路徑，該方式能夠有效檢測鏈路的質(zhì)量，從而根據(jù)實際的分析選擇最優(yōu)的路徑。無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用層涉及大量的軟件，這些應(yīng)用層的軟件能夠?qū)嵤┤蝿?wù)的監(jiān)測，在應(yīng)用這些軟件過程中，能夠分析和處理終端的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的完整性，同時，通過分析獲取的最終數(shù)據(jù)可以幫助決策者作出最終的判斷和決定。

3 計算機無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸探究

因為無線傳感網(wǎng)在應(yīng)用過程中存在能量有限、通信能力有限、存儲能力有效以及計算能力有限等，所以，在應(yīng)用無線傳感網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)時，要根據(jù)實際的需要借助相應(yīng)的技術(shù)，但是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)難以滿足無線傳感網(wǎng)的需求，因此針對性地探究出以下幾方面數(shù)據(jù)。

3.1 無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合傳輸分析

在無線傳感網(wǎng)實施數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)融合技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。依照數(shù)據(jù)相關(guān)性實施數(shù)據(jù)的融合，無線傳感網(wǎng)在數(shù)據(jù)融合時如果是依照數(shù)據(jù)的相關(guān)性來實施，其中主要包括以下幾種融合類型：（1）依照時間相關(guān)性來實施數(shù)據(jù)融合，該類型融合方式會根據(jù)數(shù)據(jù)時間片的周期性特征來實施，所以能夠融合得到的感知數(shù)據(jù)。（2）依照空間的相關(guān)性實施數(shù)據(jù)融合，比如不同數(shù)據(jù)的地理位置關(guān)系實施融合。

（3）依照時空相關(guān)性來實施數(shù)據(jù)融合，該數(shù)據(jù)融合類型會依照獲取數(shù)據(jù)的空間、時間來實施。依照路由來融入數(shù)據(jù)，應(yīng)用路由進行數(shù)據(jù)融合時，其主要發(fā)揮兩方面作用：第一，當融合網(wǎng)數(shù)據(jù)以后再傳輸數(shù)據(jù)；第二，在傳輸路徑當中尋找最優(yōu)的路徑。通過以上兩種融合方式能夠促進無線傳感網(wǎng)中冗余數(shù)據(jù)的傳輸量，從而實現(xiàn)優(yōu)化無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?/p>

3.2 無線傳感網(wǎng)虛你支數(shù)據(jù)過濾傳輸分析

在應(yīng)用無線傳感過程中，傳感器節(jié)點會對環(huán)境數(shù)據(jù)進行有效的監(jiān)測，但是該過程會導(dǎo)致傳感器節(jié)點被暴露在數(shù)據(jù)環(huán)境當中，一旦傳感器節(jié)點被網(wǎng)絡(luò)不良分子妥協(xié)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿荑€會被竊取，這些不法分子會向網(wǎng)絡(luò)輸送虛假信息，從而給終端的管理人員提供虛假的決策信息，甚至?xí)档驼麄€網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中節(jié)點能量。同時，網(wǎng)絡(luò)不法分子會將截取、修改以及偽造數(shù)據(jù)，因此，針對該類情況的發(fā)生要及時有效的應(yīng)用虛假數(shù)據(jù)過濾技術(shù)，依照不同的需求，虛假數(shù)據(jù)過濾和識別技術(shù)主要包括以下幾類，首先是依照數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿荑€分為以下兩種：第一種是將同樣的密鑰信息來加密傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并且要驗證數(shù)據(jù)包，驗證主要是利用密鑰信息，該類數(shù)據(jù)識別過濾技術(shù)應(yīng)用簡單，計算比較簡便，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)資源的應(yīng)用率。第二種是公開密鑰的識別過濾技術(shù)，該技術(shù)會驗證、加密傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，而加密和驗證的密鑰不同，該技術(shù)在應(yīng)用時能夠大大提升數(shù)據(jù)的安全性，但是針對一些能量有限、計算能力差以及儲存量小的無線傳感網(wǎng)應(yīng)用時，該方式比較不適用。依照數(shù)據(jù)的處理方式可以分為以下兩種數(shù)據(jù)過濾識別方法：第一種是溯源虛假信息過濾，無線傳感網(wǎng)的節(jié)點會標記傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報告，而標記是概率性事件，該方法來實際的應(yīng)用過程中會將網(wǎng)絡(luò)中被獲取的節(jié)點和攻擊的節(jié)點徹底排除掉，但該方法對儲存空間有要求，同時會另外對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包包頭進行一定的限制，綜合來說不利于無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，所以，要對其實施進一步的研究。第二種是數(shù)據(jù)傳輸過程中的虛假信息過濾，該方法驗證傳輸過程中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在不同轉(zhuǎn)節(jié)點輸送時，虛假信息會被過濾掉，該方法在實際的應(yīng)用中能夠?qū)⒋蟛糠值奶摷傩畔⑦^濾掉，所以整體效果比較理想。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著中國社會經(jīng)濟水平的提升，以及科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，人們生活質(zhì)量和工作效率得到快速提升，大量的電子產(chǎn)品被開發(fā)和應(yīng)用，同時，隨著計算機和智能手機的普及和應(yīng)用，針對用戶來說，利用無線傳感網(wǎng)能夠有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接受，并且能夠保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，所以，依照物聯(lián)網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡(luò)的不斷完善和健全，計算機無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定新、質(zhì)量以及效率將會大幅度提升，并且在未來的發(fā)展當中，無線傳感網(wǎng)必將朝著準確、安全、快速的方向繼續(xù)發(fā)展和前進。

[參考文獻]

[1]王玲，石為人，石欣，等.基于時間相關(guān)性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)壓縮與優(yōu)化算法[J].計算機應(yīng)用，2013（12）：3453-3456， 3468.

[2]朱凌志，趙巾幗，劉志雄，等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中虛假數(shù)據(jù)過濾方案[J].計算機應(yīng)用研究，2012（12）：4426-4431，4440.

[3]馬傳香，王雷春.傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種基于一元線性回歸模型的空時數(shù)據(jù)壓縮算法[J].電子與信息學(xué)報，2010（3）：755-758.