无线传感器网络热点的研究

不现实的。一般采用的方法是使5%~10% 的节点带有GPS， 这种节点称为导标节点（ beaco n nodes） 或锚节点（ anchor nodes） ， 它们可以通过卫星来确定自身的位置。目前主要的研究方向是如何利用这些锚节点提供的位置信息和其他节点通信之间的约束， 估算出普通节点的位置。定位问题除了定位本身的意义外， 在路由选择上也有很大的帮助。此外在移动机器人研制中也具有很重要的意义。

　　3.2 无线传感器网络的拓扑管理

　　无线传感器网络拓扑管理主要研究的内容是： 在保证网络的覆盖度和连通性的前提下， 设置或调整节点的发射功率， 并按照一定原则选择合适节点成为骨干节点参与网络中数据的处理和传输， 达到优化网络拓扑结构的目的。无线传感器网络中拓扑管理可以分为两个研究方向： 功率管理和层次拓扑结构管理。功率管理机制均衡节点的直接邻居数目， 调整网络中每个节点的发射功率， 保证网络连通， 同时降低节点之间的通信干扰。层次拓扑管理是利用分簇思想， 依据一定的算法使网络中的部分节点处于激活状态并且成为簇首节点， 然后由这些簇首节点构建一个连通的网络来处理和传输网络中的数据; 其他节点则处于非激活状态，关闭其通信模块以降低能量消耗， 并定期或不定期地重新选择簇首节点， 以均衡网络中节点的能量消耗。

　　在有些应用中， 无线传感器网络的各个节点可能分布在广大的地理区域， 如果把整个应用组成一个网络， 即不现实也难于管理。网络的组织管理的关键是如何把网络有效地划分为许多小局域网， 保证每一个小的局域网中都有一个节点代理负责管理每一个小的局域网， 该节点可称之为簇首。解决该问题可用以下两种方法： 一是放置代理， 每个代理节点负责管理一定数目的普通节点， 如何使每个代理管理节点的数目基本相同并使管理网络有着基本相同的网络半径是研究的重点问题; 二是产生簇首， 所有的节点都是对等的节点，这时根据每个节点能量情况、连接情况选择合适簇首，负责数据的汇总及初步处理， 为了节省能量， 需要定期或不定期选举产生新的簇首。此外， 网络的管理形式、拓扑结构等都是需要研究的重要问题。

　　3.3 数据在网络中的传输

　　无线传感器网络的网内数据传输是一个热点问题， 由于数据传输将消耗掉节点大量的能量， 传统网络的很多方案不能直接使用， 它的设计需要针对具体应用来进行。目前， 很多无线传感器网络中路由算法基本上都是以Flooding 算法为基础， 通过增加一定的约束条件而形成的。然而每个传感器节点所带的电量有限，无线通信、数据处理、数据采集等过程都要消耗能量，其中网内数据传输（ 即无线通信模块） 消耗节点的大部分能量， 需要通过采用适当的路由算法， 减少网络中的通信量和计算量， 有效延长网络的寿命。

　　3.4 信号的协作处理

　　为了完成对目标的测量、跟踪和识别， 需要具有一定属性的多个传感器节点协同工作。这些节点采用一定的算法交换信息， 对所获得的数据进行加工、汇总和过滤。仅靠单个的传感器节点无法完成这些工作。因此， 节点间数据的传递和信息协作都影响到网络算法的设计和能量的消耗。

　　3.5 硬件、软件的设计和制造

　　无线传感器网络另一个研究重要课题是： 如何利用已经发展起来的电源、微电子、微电机、微无线通信等技术， 合理地构成微体积、长寿命的节点。国外有些研究所已经开始进入了装置设计阶段， 它的研究设计需要考虑依距离远近发送一个比特位及每条指令所需的能量大小， 甚至不同地址编码所需能量的差异等。要有效地增加网络节点的寿命需要合理优化设计硬件和软件资源。厘米级和毫米级的传感器节点成为当今的主要研究目标。

　　3.6 无线传感器网络安全性问题

　　与普通的网络一样， 传感器接收命令和传送信息也面临着安全性的考验。无线传感器网络是通过无线方式进行通信的， 信道更容易被窃听， 辨别非法消息及非法节点更加不易。而传感器节点本身运算能力有限，如何利用较少的能量和较小的计算量来完成数据加密、身份认证等， 在破坏或受干扰的情况下可靠地完成任务也是一个重要的研究课题。

　　另外， 无线传感器网络还涉及到能量控制、容错机制、路由选择等方面的研究。

　　4 结束语

无线传感器网络的应用前景十分广阔。除了在军事、监控、应急、环境、防空等方面， 还将涉及家用、企业管理、保舰交通等新兴领域。本文对无线传感器网络的研究热点进行分析和总结， 无线传感器网络的发展还面临许多的问题， 比如能量节省问题、传感器节点的定位问题、网络组织管理问题、网络