3、網(wǎng)絡(luò)的自動配置和自動康復(fù)和維持系統(tǒng)能量有效性無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被布置在無人值守的環(huán)境中時，更換能源幾乎不可能，為了節(jié)約能源，發(fā)射功率要盡可能小，傳輸距離要短，節(jié)點間通信需要中間節(jié)點作為中繼。在地震救災(zāi)或者是無人飛行器中，網(wǎng)絡(luò)的自動配置和自動康復(fù)功能顯得異常重要，而大規(guī)模的多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可測量性（scalability）也是一個關(guān)鍵問題。實現(xiàn)可測量性的一種方法是“分而治之（divideandconquer）”，或者說是分層控制（hierarchical），即用某種簇標(biāo)準(zhǔn)將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分成簇組（clusters），在每個簇中選出一個作為簇頭（leader），它在比較高的層次上**本簇；同樣的機(jī)制也應(yīng)用到簇頭中，使之形成一個層次，這個層次中，每個級別應(yīng)用當(dāng)?shù)乜刂疲╨ocalcontrol）去實現(xiàn)某個全局目標(biāo)。大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)中的分類思想認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)與地理位置無關(guān)，分類的標(biāo)準(zhǔn)是簇里的節(jié)點數(shù)量和簇間的邏輯直徑（相對于地理直徑而言）。但是，當(dāng)簇頭（clusterleader）和簇內(nèi)其它節(jié)點間的鏈路很長，相鄰簇間地理位置交迭很大，且不同的簇間路由消息載荷（routingtrafficload）不平衡時，一個非簇頭（non-leader）節(jié)點和它的簇頭節(jié)點之間通過它們之間*有的長鏈路通信將要消耗更多的能量。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是從1990年代中期發(fā)展起來的新技術(shù)，它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機(jī)整體。寶山區(qū)專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)科技要求
并且高密度布置的傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多用戶接口也造成了很高的誤比特率。作為移動通信的兩種基本組網(wǎng)模式之一，移動adhoc網(wǎng)絡(luò)中的傳輸模型是典型的多對多式，而傳感器網(wǎng)中的傳輸模型更偏向于分層次模型（多對一傳輸）。一般來說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點比典型的移動終端或手持設(shè)備有更多的資源受限要求，但對于計算的要求則是可有可無的，當(dāng)需要執(zhí)行計算任務(wù)時，如果通信成本比計算成本低，計算任務(wù)就被送到中心節(jié)點去執(zhí)行。三、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵性問題1、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議問題傳感器網(wǎng)絡(luò)受到的安全威脅和移動adhoc網(wǎng)絡(luò)所受到的安全威脅不同，所以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制不適合此領(lǐng)域，需要開發(fā)針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的專門協(xié)議。一種思想是從維護(hù)路由安全的角度出發(fā)，尋找盡可能安全的路由以保證網(wǎng)絡(luò)的安全。文獻(xiàn)[1]指出，如果路由協(xié)議被破壞導(dǎo)致傳送的消息被篡改，那么對于應(yīng)用層上的數(shù)據(jù)包來說沒有任何的安全性可言。文中介紹了一種方法叫“有安全意識的路由”（SAR），其思想是找出真實值和節(jié)點之間的關(guān)系，然后利用這些真實值去生成安全的路由。該方法解決了兩個問題，即如何保證數(shù)據(jù)在安全路徑中傳送和路由協(xié)議中的信息安全性。文中假設(shè)兩個軍官利用按需距離矢量路由。嘉定區(qū)新一代網(wǎng)絡(luò)科技設(shè)備網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)造地區(qū)性的網(wǎng)絡(luò)、企事業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，甚至家庭網(wǎng)絡(luò)和個人網(wǎng)絡(luò)。
并且相鄰簇間的并行通信***頻發(fā)，簇間能量消耗不平衡，由此帶來的結(jié)果是網(wǎng)絡(luò)的壽命和通信質(zhì)量與有效性都大幅減小。因此，為了節(jié)約能量和改善通信質(zhì)量和有效性，在設(shè)計簇算法時，簇的地理半徑應(yīng)該考慮。文獻(xiàn)[10]提出，在傳感器節(jié)點內(nèi)用一種簡單的細(xì)胞聚類結(jié)構(gòu)去構(gòu)成路由協(xié)議，這樣可以維持一種可測量的能量有效的系統(tǒng)，其關(guān)鍵的問題是使這種細(xì)胞簇結(jié)構(gòu)具有自動康復(fù)性。作者針對大規(guī)模多跳傳感器網(wǎng)絡(luò)的自動配置和自動康復(fù)提出了一種分布式算法，這種算法可以保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在二維空間里自動配置成細(xì)胞簇結(jié)構(gòu)，其細(xì)胞單元有緊湊的地理半徑，細(xì)胞單元之間的交疊也很小。這種結(jié)構(gòu)在各種擾動下是自動康復(fù)的，比如節(jié)點加入、離開、死亡、移動、被敵方捕獲等。文獻(xiàn)[11]給出了一種針對簇的分布式算法LEACH，它是通過全局上重復(fù)簇操作來處理擾動的，但這種算法既不能保證系統(tǒng)中簇的定位也不能保證簇的數(shù)量。文獻(xiàn)[12]給出了另外一種簇算法，它*考慮了簇的邏輯半徑，而不考慮地理半徑，當(dāng)簇間存在比較大的交迭時，這種方法會降低無線傳輸?shù)挠行?。另外，它的康?fù)不在本地處理，而是依賴于消息在整個系統(tǒng)中的多次循環(huán)。文獻(xiàn)[13]中給出了一種基于訪問的簇算法，這種算法注重簇的穩(wěn)定性。
4、網(wǎng)絡(luò)的自動管理和高度協(xié)作性在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)處理由節(jié)點自身完成，這樣做的目的是減少無線鏈路中傳送的數(shù)據(jù)量，只有與其他節(jié)點相關(guān)的信息才在鏈路中傳送。以數(shù)據(jù)為中心的特性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的又一個特點，由于節(jié)點不是預(yù)先計劃的，而且節(jié)點位置也不是預(yù)先確定的，這樣就有一些節(jié)點由于發(fā)生較多錯誤或者不能執(zhí)行指定任務(wù)而被中止運行。為了在網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)視目標(biāo)對象，配置冗余節(jié)點是必要的，節(jié)點之間可以通信和協(xié)作，共享數(shù)據(jù)，這樣可以保證獲得被監(jiān)視對象比較***的數(shù)據(jù)。對用戶來說，向所有位于觀測區(qū)內(nèi)的傳感器發(fā)送一個數(shù)據(jù)請求，然后將采集的數(shù)據(jù)送到指定節(jié)點處理，可以用一個多播路由協(xié)議把消息送到相關(guān)節(jié)點，這需要一個***的地址表，對于用戶而言，不需要知道每個傳感器的具體身份號，所以可以用以數(shù)據(jù)為中心的組網(wǎng)方式。5、與移動adhoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，和移動adhoc網(wǎng)絡(luò)有相似點，但又有很多不同。移動adhoc網(wǎng)絡(luò)可以用于沒有無線基礎(chǔ)設(shè)施存在或出于費用和安全方面的考慮不方便設(shè)置無線基礎(chǔ)設(shè)施的場合，而傳感器很多時候被布置在近地環(huán)境中，地波吸收現(xiàn)象不能被忽視。凡將地理位置不同，并具有**功能的多個計算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路而連接起來。
也用這種算法去服務(wù)器尋找目標(biāo)節(jié)點的位置。對于知道網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格圖和它們自己的位置并且知道目標(biāo)節(jié)點的ID號的節(jié)點，這種方法是一個好方法。文獻(xiàn)[8]中介紹了一種針對大規(guī)模移動傳感器網(wǎng)絡(luò)的查詢方法，這種方法借用了小世界（smallworlds）的概念，利用節(jié)點的移動性去提高查詢效率，并引入了關(guān)聯(lián)（contacts）的概念。其工作原理是首先在相鄰節(jié)點間建立關(guān)聯(lián)，當(dāng)它們移動時，再關(guān)聯(lián)新的相鄰節(jié)點，這樣提高了查詢的效率。與傳統(tǒng)的路由查詢方式不同，這種設(shè)計基本目標(biāo)不是去優(yōu)化路由或者響應(yīng)延時，而是去減少通信的系統(tǒng)開銷，這一點在能量受限的環(huán)境中非常重要，特別是對于傳感器數(shù)量眾多的網(wǎng)絡(luò)中的一次性查詢(通信的生存時間很短)。文中給出的協(xié)議是可升級的（scalable）、自動配置的，非常適應(yīng)節(jié)點的移動性要求。仿真結(jié)果顯示它比邊緣泛洪法提高效率60-70％，比泛洪法提高效率80-90％，比擴(kuò)展環(huán)搜索法則有更大的改善。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分布式定位，文獻(xiàn)[9]比較了三種定位算法：adhoc、魯棒定位、N跳多向法（N-hopmultilateration）。具體選擇哪種算法要取決于某些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，比如差錯分布和連通性等。以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)稱為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。靜安區(qū)網(wǎng)絡(luò)科技技術(shù)指導(dǎo)
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不考慮簇的大小，要求每個節(jié)點都有全球定位系統(tǒng)（GPS）的支持。4、系統(tǒng)功耗問題無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于特殊場合時，電源不可更換，因此功耗問題顯得至關(guān)重要。在系統(tǒng)的功耗模型中，我們**關(guān)心的是：（1）微控制器的操作模式（休眠模式、操作模式、，潛在的減慢時鐘速率等），無線前端的工作模式（休眠、空閑、接收、發(fā)射等）；（2）在每種模式中，每個功能塊的功耗量，及它與哪些參數(shù)有關(guān)；（3）在發(fā)射功率受限的情況下，發(fā)射功率和系統(tǒng)功耗的映射關(guān)系；（4）從一種操作模式轉(zhuǎn)換到另外一種操作模式(假設(shè)可以直接轉(zhuǎn)換)的轉(zhuǎn)換時間及其功耗；（5）無線調(diào)制解調(diào)器的接收靈敏度和**大輸出功率；（6）附加的品質(zhì)因數(shù)（如發(fā)射前端的溫漂和頻穩(wěn)度、接收信號場強(qiáng)指示(RSSI)信號的標(biāo)準(zhǔn)等）。基于以上考慮，文獻(xiàn)[14]提出了一種自組織低功耗網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議i-Beans，并具體說明了此網(wǎng)絡(luò)的功耗。比如，用一個220mAh的小紐扣電池供電，網(wǎng)絡(luò)的平均消耗電流是100μ;A，取樣率是每秒1次，則電池可以持續(xù)80天；如果抽樣率是每兩分鐘一次，平均消耗電流降到μ;A，則電池壽命可以延長到。為了克服遠(yuǎn)程無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的電池工作時間短的問題。寶山區(qū)專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)科技要求
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