高強(qiáng)

摘要：本文主要從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位問題、網(wǎng)絡(luò)覆蓋連通性問題和網(wǎng)絡(luò)路由問題三個(gè)方面對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定應(yīng)用進(jìn)行研究，以此來為今后無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)各領(lǐng)域的安全、穩(wěn)定的應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無線傳感器；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；問題隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展腳步的不斷加快，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)各領(lǐng)域的發(fā)展中都得到了廣泛應(yīng)用。如何確保無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行便成為了相關(guān)部門所面臨的重大課題。本文主要從節(jié)點(diǎn)定位、網(wǎng)絡(luò)覆蓋連通性以及網(wǎng)絡(luò)路由等幾方面探討無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中諸多限制性問題的有效解決。

1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位問題研究

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)的主要任務(wù)就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸與處理。由于該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的方式是通過自組織實(shí)現(xiàn)的，因此，并沒有統(tǒng)一和集中地節(jié)點(diǎn)管理模塊。目前，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)查詢最簡(jiǎn)單的方式就是全局泛洪法，但這種方法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中卻并不適用。究其原因，主要是因?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)能力和計(jì)算能力有限，無法滿足全局泛洪法能量和資源的巨大消耗。因此，選擇合適的節(jié)點(diǎn)查詢方式非常重要。

想要確保所選的節(jié)點(diǎn)查詢方法滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求，工作人員首先應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)查詢機(jī)理有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，對(duì)于節(jié)點(diǎn)的查詢主要是通過基于簇和界標(biāo)的層次表來實(shí)現(xiàn)的，這種方式對(duì)于節(jié)點(diǎn)之間的設(shè)置具有較高要求，一旦節(jié)點(diǎn)發(fā)生了移動(dòng)或與網(wǎng)絡(luò)連接失敗，那么就需要對(duì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)行更新，這也成為了節(jié)點(diǎn)查詢方式選擇的瓶頸。

根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，相關(guān)學(xué)者在原有節(jié)點(diǎn)查詢方式的基礎(chǔ)上，提出了分布式節(jié)點(diǎn)定位方式，這些方式主要包括：ad hoc方法、魯棒定位方法和N跳多向方法，這些方法都可應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位，每一種方法都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，工作人員在對(duì)方法進(jìn)行具體應(yīng)用的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的不同來合理選擇，比如說網(wǎng)絡(luò)的部署環(huán)境、應(yīng)用類型以及節(jié)點(diǎn)連通性等。

2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋連通性問題研究

在對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋連通性進(jìn)行研究之前，首先應(yīng)該明確其具體要求。與一般的網(wǎng)絡(luò)大致相同，首先都是需要有一條路徑來實(shí)現(xiàn)信息從起點(diǎn)到目的地的轉(zhuǎn)發(fā)；其次需要盡可能減少轉(zhuǎn)發(fā)信息的延遲時(shí)間。一般情況下，在信息轉(zhuǎn)發(fā)過程中，經(jīng)過的路徑越多，系統(tǒng)就越可靠。但會(huì)大量消耗能量，降低系統(tǒng)壽命。基于此，相關(guān)學(xué)者提出了一種能量均衡的連通支配集算法，這種算法在應(yīng)用過程中，能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際耗能速度，對(duì)支配節(jié)點(diǎn)進(jìn)行提前選擇。這種算法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠以最小的消息開銷來延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命，而缺點(diǎn)則是支配節(jié)點(diǎn)的選擇較為復(fù)雜，甚至在某些網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，無法對(duì)支配節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇。

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，覆蓋連通性的節(jié)點(diǎn)子集在延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命方面具有重要意義，因此，加大對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋連通性問題的研究力度是非常重要的。就我國(guó)當(dāng)前有關(guān)此方面問題的研究來看，大多學(xué)者將研究重點(diǎn)放在了覆蓋節(jié)點(diǎn)子集的構(gòu)造問題上，卻忽略了對(duì)連通子集構(gòu)造的研究。雖然覆蓋子集能夠在一定程度上滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行需求，但是卻會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)消耗過多，給系統(tǒng)造成影響。

為了更好的將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋連通性問題有效解決，馬超等專家學(xué)者提出了一種能量有效的分布式覆蓋控制算法EeRC-CA。這種算法所采取的是多啟動(dòng)和能量自適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)相結(jié)合的策略，能夠有效解決系統(tǒng)部分節(jié)點(diǎn)過早死亡的問題，同時(shí)，該方法還能夠在不增加額外控制開銷的前提下，有效延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由問題研究

就我國(guó)目前相關(guān)學(xué)者對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由問題的研究現(xiàn)狀來看，研究成果主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是合適的節(jié)點(diǎn)成簇方法，此方面的研究成果主要是提出了一種分布式二級(jí)路由協(xié)議，此協(xié)議的構(gòu)成主要包括兩個(gè)部分，即簇內(nèi)路由和簇間路由。前者采用基于TDMA的星型單跳組網(wǎng)方式，后者采用多跳Mesh組網(wǎng)方式。該協(xié)議的提出很好的解決了網(wǎng)絡(luò)在多種約束下的均衡問題，但同時(shí)也存在一些不足之處，那就是個(gè)別節(jié)點(diǎn)容易出現(xiàn)失效的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓。另一方面是節(jié)點(diǎn)能量有效利用的技術(shù)，此方面的研究成果主要是提出了一種基于能量?jī)?yōu)化的安全路由算法，這種算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要圍繞能量的優(yōu)化、路由器的安全以及縮短傳輸時(shí)間三個(gè)方面展開，算法采用多目標(biāo)決策，在確保信息傳輸安全快速的前提下，盡可能將較多的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)分配給能量?jī)?chǔ)備較多的節(jié)點(diǎn)。試圖通過從這兩個(gè)方面的研究，實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的安全和性能的提高，以此來延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命。

綜上所述，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，節(jié)點(diǎn)定位、網(wǎng)絡(luò)覆蓋連通性以及網(wǎng)絡(luò)路由等問題都會(huì)在一定程度上制約網(wǎng)絡(luò)的廣泛、有效的應(yīng)用，因此，在未來的時(shí)間里，相關(guān)工作人員必須對(duì)這幾項(xiàng)內(nèi)容給予高度重視，采取科學(xué)合理的方法將其存在的問題解決，以此來從根本上確保無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

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