【摘要】 随着我国通信技术的飞速发展，无线传感器网络通信技术使用的日趋广泛，在应用当中能够采用单一的信道进行通信，并且网络节点是在相同的频率下进行传输，但是这种方式存在一定缺陷，而使用多信道通信则能够提高网络通信资源的利用率，提高系统抗干扰能力。本文主要对无线传感器网络通信技术以及标准化研究进行了分析，从而表现我国网络通信技术的发展趋势。
【关键词】 无线传感器 网络通信技术 通信技术
随着集成电路技术的不断演进与完善，无线传感器网络通信协议已经能够实现资源、能源的节约，实现芯片等成本的降低，使无线链路变得安全、可靠。为此，无线传感器网络通信技术能够在诸多领域中应用，比如，军事、工业、农业、医疗等。下面就对其技术以及标准化进行研究。
一、无线传感器网络多信道通信技术
在无线传感器网络通信中，单一的信道节点能够进行无线电波的传输，节点之间不易产生干扰，并能够将噪声降低。下图1表示的是无线信号的节点活动方式，节点D、F在一跳范围内，能够同时进行通信，并不会产出干扰。而随着芯片的广泛使用，多信道得到了发展。如下图2所示，在多信道条件下，一跳中的信号节点能够进行统一的通信，并不会产生干扰。比起单一信道，多信道通信能够实现大量网络信息的保留与传输[1]。无线传感器网络当中使用多信道通信在信道发生干扰以后，依然能够正常实现通信。
1.1多信道MAC协议
多信道通信当中，网络节点可以同时利用多个信道内的资源，并采用分布式分配方法，分布式分配较为简单，并且不用单独划分管理者，扩展方便，实现了全局的优化，节点具有随机效果，而多信道通信下能够实现对信道节点的选择，降低了协议的复杂性。
1.2信道频普感知
因为无线传感器在进行多信道通信过程中，要想较少信道干扰，就要具有频谱感知效果。无线传感器网络通信能够使用ISM频率段进行通信，并且应用这种公用频段在传感器网络运行当中能够变得方便。可以在信道空余时通过使用信道资源实现信息的传输。
1.3安全同步
时间的同步协议作为无线传感器网络通信当中的一个重要组成，在各个应用领域中，都需要借助时间同步，比如，目标的设定、跟踪、信息的查询等，并且时间同步协议也是通信协议中最为基础的内容[2]。为此，要能够从系统的稳定性、安全性方面考虑并设定时间同步协议，这是多信道通信能够稳定运行的前提。
二、无线传感器网络通信标准
以 IEEE802.15.4标准为例，IEEE802.15.4是无线传感器网络通信系统当中的一个标准，能够在一个POS中实现无线通信的设备集合。功能设备与精简的设备要共同使用、运作，采用RFD相关联设备，PAN网络协调器能够实现成员身份的确认、信息的管理以及分组形式的转发。网络协调其能够有效供电，适合在家庭中计算机外围设备中使用。该标准的特征是任意两个设备之间能够进行通讯，实现跳跃式的数据传输，为此，适合在工业检测控制中使用。可见，无线传感器网络通信标准化研究是实现系统应用的前提，相比其他标准更有效率。
三、无线传感器网络并行协商多信道MAC协议
MAC协议能够对资源进行充分利用，在多个信道上进行通信，能够将干扰降到最低，使性能增强。分段的跳频信道在分配上分为协商时段与通信时段，当处于协商时段时，通信节点信道能够进行协商，而对应的通信时段能够切换到选择好的信道上进行通信，在完成了通信后，就可以返回到控制的信道上，分阶段的信道切换能够在不同的信道上进行通信，但是却过于依赖控制信道，导致所有的协商都需要集中到控制信道中，容易使信道出现饱和状态，并且控制信道容易出现干扰，降低了整个通信网络的安全性与稳定性。基于上述不足，研究人员设计出了并行协商MAC协议，该协议能够划分出若干个时间片段，并且每一个时间片段都能够组成一个特定的超帧[3]，可以在超帧上选择一个时间段完成信息接受。这种并行的协商MAC协议优点体现在：能够减少节点消失现象，在RTMAC协议中，发送节点以及接收节点会处在一个时间片段中，在完成了一个节点的发送以后，就要等下一个超帧，在苏醒期，不同时间片就可以进行信息发送，避免出现节点消失问题。此外，还具有降低通信开销优势，伪随机序列能够将MAC作为地址种子，通过随机算法产生。这样一来，其他节点只需要获取MAC地址就可以。
四、无线传感器网络多信道频谱感知
4.1无线认知传感器网络
一般来说，未经授权的频段会经常出现拥挤的现象，并且能够分配给无线系统中的频谱在时间上与空间上都能呈现出不同程度的闲置现象，着就形成了“频谱的空洞”现象[4]。但是充分利用这些闲置的资源，却能够为多信道通信提供可利用的资源，并且，在接入了这种动态的信道以后，会与传感器的网络事件驱动相适应。无线认知传感器逐渐出现在人们的视野当中，对其的研究也在增多。无线认知传感器在应用到了无线传感网络当中以后能够使人更好的感知到周围的环境变化，并且在通过调整其工作状态的参数以后，能够达到最优的工作状态。应用这种无线电频谱感知技术能够感知到无线信道工作时的状态，对多信道进行适当的调整，才能使通信资源消耗率降低，通信变得可靠。
4.2协作频谱感知技术
频谱的感知技术作为无线电中的一项重要技术，在构建无线网络方面有重要意义，也是用户能够有效利用信道资源的前提。按照不同感知节点的工作状态，频谱的感知技术可以分为单节点的感知以及协作方式的感知。单节点的感知能够对能量进行检测，并且匹配的滤波平衡感知方式是对单节点检测的主要手段。能量的检测在方法上以及计量上有优势，不需要对信息进行检验[5]。但是，在检测过程中会产生一定程度的噪音，不能对检测信号或者是干扰信号进行区分。这种检测方式的缺点是需要计算的内容非常多，并且在检测信号时要先对特征信息进行验证。为了使频谱的检测灵敏度提升，减少检测的时间协作频谱感知应运而生。 4.3基于DCN协作频谱感知
DCN协作频谱感知存在优势：在这种协作频谱的感知下，基于Wisart当中的矩阵DCN能够被准确并清晰的构建出来，这样能够大大提高检测的性能与效率，非常适合在噪声较大的环境中使用；按照函数分布的系数矢量，可以构建出一个随意维度的DCN函数表达式，这种表达式非常简洁，并且较为准确。应用这种表达式进行计算能够及时、快速的计算出阈值，提高了协作式频谱的感知；随意维度的DCN函数协作式频谱感知系统的构建，对于传感器的节点没有过多的限制，非常适合在系统当中使用[6]。
五、无线传感器网络容错时间同步协议
5.1无线传感器网络安全分析
随着网络运行当中资源的浪费逐渐增多，降低能耗对网络运行来说是非常重要的事情，并且，在工业、物流、军事、科技等方面无线传感器都得到了广泛利用。其中，无线传感器在网络安全方面的需求表现在以下几个方面：1、机密性。机密性就是指没有经过授权的人员不能随意获取到相关信息。因为无线传感器在传输信息时会经常出现信号不能完全接收的现象。为此，对于一些机密性的信息可以进行物理拦截，平常人不能随意获取。对于商业机密、工业机密以及军事机密等的保护有重要意义。2、完整性。无线传感器在信息传输中，信息是能够被篡改的，但是机密性的信息不能随意外泄。但是有很多非法入侵者有破译加密的能力，依然能够对信息进行改动。但是，完整性却能够确保信息的接受者获得完整的信息，一旦信息出现了篡改，接收者会及时发现。
5.2无线传感器的网络交错时间同步协议
FTTSB可以采用分布式的运算方式，并且在诸多的网络节点当中，时间同步消息能够被同步交换、接受，能够将时间的偏转率大大降低，从而实现同步协议的目的。在出现了入侵形式的检测以后，FTTSBP会分为攻击检测、系数形成、时间校验等部分。下图表示的是具体结构图。
FTTSP协议的主要特点体现在以下几个方面：
1、采用分布式的计算方法，不用考虑过多的参考节点，并且即使是单个节点在效益上降低了，也不会影响到整体网络同步。2、节点晶振频率能够在时间上出现相关性，按照同一个节点的时间分布特征，将时间的估计值与产生的偏差值作为判断依据，这样在有恶意信息攻击时能够为其提供攻击检测。
FTTSP协议还能够接收到不同来源节点的同步信息，并应用随机的平均算法对数据进行融合，这样能够使恶意的信息攻击减少，使信息的精确度提高，实现了容错的标准。可以说，FTTSP协议在检测恶性攻击上还是非常有效的。
结语：本文主要对无线传感器网络通信技术以及标准化进行了研究，通过分析可以了解到，采用无线传感器网络多信道通信技术有诸多优势，并且其标准化设计与研究对于无线传感器网络通信技术功能发挥有重要意义。
参 考 文 献
[1]赵军，陈祥光，刘春涛等.分布式多信道媒体访问控制协议在无线传感器网络中的应用研究[J].兵工学报，2012，33（6）：695-701.
[2]闫振利.基于Zigbee无线传感器网络的仓储环境参数监测系统设计[D].哈尔滨工程大学，2013.
[3]潘高峰.超宽带无线传感器网络节能与中继协作通信技术策略研究[D].西南交通大学，2011.
[4]陈存香，何遵文，贾建光等.TC2-MAC：一种无线传感器网络自适应混合MAC协议[J].通信学报，2014（4）：91-102.
[5]王伟东，朱清新.无线传感器网络中一种层次分簇算法及协作性分析[J].软件学报，2010，17（5）：1157-1167.
[6]彭保，顾学迈，王帅等.无线传感器网络中适于协作定位的全局节点选择[J].华南理工大学学报（自然科学版），2010，36（5）：75-79.
[7]岑雷.对一种分布式无线传感器网络跨层移动通信技术的研究[J].数字化用户，2013（10）：11-11.
[8]曾文潇，蒋同海，李晓等.基于分布式多分段区域检查机制的无线传感器网络传输过程仿真[J].吉林大学学报（工学版），2014，44（1）：246-252.
【摘要】 随着我国通信技术的飞速发展，无线传感器网络通信技术使用的日趋广泛，在应用当中能够采用单一的信道进行通信，并且网络节点是在相同的频率下进行传输，但是这种方式存在一定缺陷，而使用多信道通信则能够提高网络通信资源的利用率，提高系统抗干扰能力。本文主要对无线传感器网络通信技术以及标准化研究进行了分析，从而表现我国网络通信技术的发展趋势。
【关键词】 无线传感器 网络通信技术 通信技术
随着集成电路技术的不断演进与完善，无线传感器网络通信协议已经能够实现资源、能源的节约，实现芯片等成本的降低，使无线链路变得安全、可靠。为此，无线传感器网络通信技术能够在诸多领域中应用，比如，军事、工业、农业、医疗等。下面就对其技术以及标准化进行研究。
一、无线传感器网络多信道通信技术
在无线传感器网络通信中，单一的信道节点能够进行无线电波的传输，节点之间不易产生干扰，并能够将噪声降低。下图1表示的是无线信号的节点活动方式，节点D、F在一跳范围内，能够同时进行通信，并不会产出干扰。而随着芯片的广泛使用，多信道得到了发展。如下图2所示，在多信道条件下，一跳中的信号节点能够进行统一的通信，并不会产生干扰。比起单一信道，多信道通信能够实现大量网络信息的保留与传输[1]。无线传感器网络当中使用多信道通信在信道发生干扰以后，依然能够正常实现通信。
1.1多信道MAC协议
多信道通信当中，网络节点可以同时利用多个信道内的资源，并采用分布式分配方法，分布式分配较为简单，并且不用单独划分管理者，扩展方便，实现了全局的优化，节点具有随机效果，而多信道通信下能够实现对信道节点的选择，降低了协议的复杂性。
1.2信道频普感知
因为无线传感器在进行多信道通信过程中，要想较少信道干扰，就要具有频谱感知效果。无线传感器网络通信能够使用ISM频率段进行通信，并且应用这种公用频段在传感器网络运行当中能够变得方便。可以在信道空余时通过使用信道资源实现信息的传输。
1.3安全同步
时间的同步协议作为无线传感器网络通信当中的一个重要组成，在各个应用领域中，都需要借助时间同步，比如，目标的设定、跟踪、信息的查询等，并且时间同步协议也是通信协议中最为基础的内容[2]。为此，要能够从系统的稳定性、安全性方面考虑并设定时间同步协议，这是多信道通信能够稳定运行的前提。
二、无线传感器网络通信标准
以 IEEE802.15.4标准为例，IEEE802.15.4是无线传感器网络通信系统当中的一个标准，能够在一个POS中实现无线通信的设备集合。功能设备与精简的设备要共同使用、运作，采用RFD相关联设备，PAN网络协调器能够实现成员身份的确认、信息的管理以及分组形式的转发。网络协调其能够有效供电，适合在家庭中计算机外围设备中使用。该标准的特征是任意两个设备之间能够进行通讯，实现跳跃式的数据传输，为此，适合在工业检测控制中使用。可见，无线传感器网络通信标准化研究是实现系统应用的前提，相比其他标准更有效率。
三、无线传感器网络并行协商多信道MAC协议
MAC协议能够对资源进行充分利用，在多个信道上进行通信，能够将干扰降到最低，使性能增强。分段的跳频信道在分配上分为协商时段与通信时段，当处于协商时段时，通信节点信道能够进行协商，而对应的通信时段能够切换到选择好的信道上进行通信，在完成了通信后，就可以返回到控制的信道上，分阶段的信道切换能够在不同的信道上进行通信，但是却过于依赖控制信道，导致所有的协商都需要集中到控制信道中，容易使信道出现饱和状态，并且控制信道容易出现干扰，降低了整个通信网络的安全性与稳定性。基于上述不足，研究人员设计出了并行协商MAC协议，该协议能够划分出若干个时间片段，并且每一个时间片段都能够组成一个特定的超帧[3]，可以在超帧上选择一个时间段完成信息接受。这种并行的协商MAC协议优点体现在：能够减少节点消失现象，在RTMAC协议中，发送节点以及接收节点会处在一个时间片段中，在完成了一个节点的发送以后，就要等下一个超帧，在苏醒期，不同时间片就可以进行信息发送，避免出现节点消失问题。此外，还具有降低通信开销优势，伪随机序列能够将MAC作为地址种子，通过随机算法产生。这样一来，其他节点只需要获取MAC地址就可以。
四、无线传感器网络多信道频谱感知
4.1无线认知传感器网络
一般来说，未经授权的频段会经常出现拥挤的现象，并且能够分配给无线系统中的频谱在时间上与空间上都能呈现出不同程度的闲置现象，着就形成了“频谱的空洞”现象[4]。但是充分利用这些闲置的资源，却能够为多信道通信提供可利用的资源，并且，在接入了这种动态的信道以后，会与传感器的网络事件驱动相适应。无线认知传感器逐渐出现在人们的视野当中，对其的研究也在增多。无线认知传感器在应用到了无线传感网络当中以后能够使人更好的感知到周围的环境变化，并且在通过调整其工作状态的参数以后，能够达到最优的工作状态。应用这种无线电频谱感知技术能够感知到无线信道工作时的状态，对多信道进行适当的调整，才能使通信资源消耗率降低，通信变得可靠。
4.2协作频谱感知技术
频谱的感知技术作为无线电中的一项重要技术，在构建无线网络方面有重要意义，也是用户能够有效利用信道资源的前提。按照不同感知节点的工作状态，频谱的感知技术可以分为单节点的感知以及协作方式的感知。单节点的感知能够对能量进行检测，并且匹配的滤波平衡感知方式是对单节点检测的主要手段。能量的检测在方法上以及计量上有优势，不需要对信息进行检验[5]。但是，在检测过程中会产生一定程度的噪音，不能对检测信号或者是干扰信号进行区分。这种检测方式的缺点是需要计算的内容非常多，并且在检测信号时要先对特征信息进行验证。为了使频谱的检测灵敏度提升，减少检测的时间协作频谱感知应运而生。 4.3基于DCN协作频谱感知
DCN协作频谱感知存在优势：在这种协作频谱的感知下，基于Wisart当中的矩阵DCN能够被准确并清晰的构建出来，这样能够大大提高检测的性能与效率，非常适合在噪声较大的环境中使用；按照函数分布的系数矢量，可以构建出一个随意维度的DCN函数表达式，这种表达式非常简洁，并且较为准确。应用这种表达式进行计算能够及时、快速的计算出阈值，提高了协作式频谱的感知；随意维度的DCN函数协作式频谱感知系统的构建，对于传感器的节点没有过多的限制，非常适合在系统当中使用[6]。
五、无线传感器网络容错时间同步协议
5.1无线传感器网络安全分析
随着网络运行当中资源的浪费逐渐增多，降低能耗对网络运行来说是非常重要的事情，并且，在工业、物流、军事、科技等方面无线传感器都得到了广泛利用。其中，无线传感器在网络安全方面的需求表现在以下几个方面：1、机密性。机密性就是指没有经过授权的人员不能随意获取到相关信息。因为无线传感器在传输信息时会经常出现信号不能完全接收的现象。为此，对于一些机密性的信息可以进行物理拦截，平常人不能随意获取。对于商业机密、工业机密以及军事机密等的保护有重要意义。2、完整性。无线传感器在信息传输中，信息是能够被篡改的，但是机密性的信息不能随意外泄。但是有很多非法入侵者有破译加密的能力，依然能够对信息进行改动。但是，完整性却能够确保信息的接受者获得完整的信息，一旦信息出现了篡改，接收者会及时发现。
5.2无线传感器的网络交错时间同步协议
FTTSB可以采用分布式的运算方式，并且在诸多的网络节点当中，时间同步消息能够被同步交换、接受，能够将时间的偏转率大大降低，从而实现同步协议的目的。在出现了入侵形式的检测以后，FTTSBP会分为攻击检测、系数形成、时间校验等部分。下图表示的是具体结构图。
FTTSP协议的主要特点体现在以下几个方面：
1、采用分布式的计算方法，不用考虑过多的参考节点，并且即使是单个节点在效益上降低了，也不会影响到整体网络同步。2、节点晶振频率能够在时间上出现相关性，按照同一个节点的时间分布特征，将时间的估计值与产生的偏差值作为判断依据，这样在有恶意信息攻击时能够为其提供攻击检测。
FTTSP协议还能够接收到不同来源节点的同步信息，并应用随机的平均算法对数据进行融合，这样能够使恶意的信息攻击减少，使信息的精确度提高，实现了容错的标准。可以说，FTTSP协议在检测恶性攻击上还是非常有效的。
结语：本文主要对无线传感器网络通信技术以及标准化进行了研究，通过分析可以了解到，采用无线传感器网络多信道通信技术有诸多优势，并且其标准化设计与研究对于无线传感器网络通信技术功能发挥有重要意义。
参 考 文 献
[1]赵军，陈祥光，刘春涛等.分布式多信道媒体访问控制协议在无线传感器网络中的应用研究[J].兵工学报，2012，33（6）：695-701.
[2]闫振利.基于Zigbee无线传感器网络的仓储环境参数监测系统设计[D].哈尔滨工程大学，2013.
[3]潘高峰.超宽带无线传感器网络节能与中继协作通信技术策略研究[D].西南交通大学，2011.
[4]陈存香，何遵文，贾建光等.TC2-MAC：一种无线传感器网络自适应混合MAC协议[J].通信学报，2014（4）：91-102.
[5]王伟东，朱清新.无线传感器网络中一种层次分簇算法及协作性分析[J].软件学报，2010，17（5）：1157-1167.
[6]彭保，顾学迈，王帅等.无线传感器网络中适于协作定位的全局节点选择[J].华南理工大学学报（自然科学版），2010，36（5）：75-79.
[7]岑雷.对一种分布式无线传感器网络跨层移动通信技术的研究[J].数字化用户，2013（10）：11-11.
[8]曾文潇，蒋同海，李晓等.基于分布式多分段区域检查机制的无线传感器网络传输过程仿真[J].吉林大学学报（工学版），2014，44（1）：246-252.