C++无线网络定位算法仿真技术研究(4)
1.3 无线传感器网络面临的挑战
(1)、电源能量有限
传感器节点体积小，通常自带能量十分有限的电池。由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广，而且部署区域内环境复杂，有些区域甚至人员不能到达，所以传感器节点通过更换电池的方式来补充能源是不现实的，一旦电池用完，节点也就失去了作用。如何高效使用能量来最大化网络生命周期是传感器网络面临的首要挑战。
(2)、通信能力有限
无线传感器网络的通信带宽窄且经常变化，通信覆盖范围只有几十到几百米。传感器之间的通信频繁，经常导致通信失败。由于无线传感器网络更多地受到高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响，传感器可能会长时间脱离网络、离线工作。如何在有限通信能力的条件下高质量地完成感知信息的处理与传输，也是无线传感器网络面临的挑战。
(3)、成本有限
无线传感器网络由很多节点构成，每个节点的造价不可能很高，否则将失去网络存在的意义。为了达到降低成本的目的，就要设计出计算能力、存储能力、通信能力等较为简单的节点，但又不能影响到节点的基本功能，所以要在这两者中间进行折中。另外由于节点所布设的区域大多是人员无法到达的，因此需要无线传感器网络系统具有自动配置、自动修复的能力，这在一定程度上也增加了控制节点成本的难度。
(4)、计算和存储能力有限
传感器节点是一种微型嵌入式设备，要求它价格低功耗小，这些限制必然导致其携带的处理器能力较弱，存储器容量比较小。为了完成各种任务，传感器节点需要完成监测数据的采集和转换、数据的管理和处理、应答汇聚节点的任务请求和节点控制等多种工作。如何利用有限的计算和存储资源完成诸多协同任务也成为传感器网络设计所面临的挑战 。
1.4 无线传感器网络的支撑技术
无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，有很多关键的支撑技术有待研究。
(1)、网络拓扑控制
对于无线传感器网络来说，通过拓扑控制自动生成良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存周期。拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。
(2)、网络协议
由于传感器节点的计算能力、存储能力、通信能力以及携带的能量都十分有限，每个节点只能获取局部网络的拓扑信息，其上运行的网络协议也不能太复杂。同时，传感器拓扑结构动态变化，网络资源也在不断变化，这些都对网络协议提出了更高的要求。目前研究的重点是网络层协议和数据链路层协议，在无线传感器网络中，路由协议不必关心单个节点的能量消耗，而是更关心整个网络能量的均衡消耗，这样才能延长整个网络的生存周期。同时，无线传感器网络是以数据为中心的，这在路由协议中表现得最为突出，每个节点没有必要采用全网统一的编址，更多的是根据感兴趣的数据建立数据源到汇聚节点之间的转发路径。由于传感器网络是应用相关的网络，应用需求不同时，网络协议往往需要根据应用类型或应用目标环境特征来定制，没有任何一个协议能够高效适应所有不同的应用。
(3)、网络安全
网络安全一直是网络技术的重要组成部分，传感器网络也不例外。加密、认证、防火墙、入侵检测、物理隔离等都是网络安全保障的手段。为了保证任务的机密布置和任务执行结果的安全传递和融合，无线传感器网络需要实现一些最基本的安全机制:数据的机密性、到点的消息认证、主动反击入侵的能力、被动抵御入侵的能力、完整性鉴别、数据的实效性、认证广播的安全管理等。