无线传感器网络应用若干关键问题研究

高强

摘要：本文主要从网络节点定位问题、网络覆盖连通性问题和网络路由问题三个方面对无线传感器网络的稳定应用进行研究，以此来为今后无线传感器网络在社会各领域的安全、稳定的应用提供一定的参考依据。

关键词：无线传感器；网络应用；问题随着我国社会发展脚步的不断加快，无线传感器网络在社会各领域的发展中都得到了广泛应用。如何确保无线传感器网络安全、稳定的运行便成为了相关部门所面临的重大课题。本文主要从节点定位、网络覆盖连通性以及网络路由等几方面探讨无线传感器网络运行中诸多限制性问题的有效解决。

1无线传感器网络节点定位问题研究

在无线传感器网络系统中，节点定位技术的主要任务就是对网络中的信息数据进行采集、传输与处理。由于该网络节点构成网络的方式是通过自组织实现的，因此，并没有统一和集中地节点管理模块。目前，对于网络节点查询最简单的方式就是全局泛洪法，但这种方法在无线传感器网络中却并不适用。究其原因，主要是因为无线传感器网络的节点能力和计算能力有限，无法满足全局泛洪法能量和资源的巨大消耗。因此，选择合适的节点查询方式非常重要。

想要确保所选的节点查询方法满足无线传感器网络的需求，工作人员首先应该对节点查询机理有一个系统的认识。在无线传感器网络系统中，对于节点的查询主要是通过基于簇和界标的层次表来实现的，这种方式对于节点之间的设置具有较高要求，一旦节点发生了移动或与网络连接失败，那么就需要对节点的设置进行更新，这也成为了节点查询方式选择的瓶颈。

根据无线传感器网络节点的特点，相关学者在原有节点查询方式的基础上，提出了分布式节点定位方式，这些方式主要包括：ad hoc方法、鲁棒定位方法和N跳多向方法，这些方法都可应用于无线传感器网络的节点定位，每一种方法都有其各自的优缺点，因此，工作人员在对方法进行具体应用的时候，应该根据网络参数的不同来合理选择，比如说网络的部署环境、应用类型以及节点连通性等。

2无线传感器网络覆盖连通性问题研究

在对无线传感器网络覆盖连通性进行研究之前，首先应该明确其具体要求。与一般的网络大致相同，首先都是需要有一条路径来实现信息从起点到目的地的转发；其次需要尽可能减少转发信息的延迟时间。一般情况下，在信息转发过程中，经过的路径越多，系统就越可靠。但会大量消耗能量，降低系统寿命。基于此，相关学者提出了一种能量均衡的连通支配集算法，这种算法在应用过程中，能够根据系统的实际耗能速度，对支配节点进行提前选择。这种算法的优点在于能够以最小的消息开销来延长网络的寿命，而缺点则是支配节点的选择较为复杂，甚至在某些网络状态下，无法对支配节点进行选择。

在无线传感器网络系统中，覆盖连通性的节点子集在延长网络寿命方面具有重要意义，因此，加大对无线传感器网络覆盖连通性问题的研究力度是非常重要的。就我国当前有关此方面问题的研究来看，大多学者将研究重点放在了覆盖节点子集的构造问题上，却忽略了对连通子集构造的研究。虽然覆盖子集能够在一定程度上满足无线传感器网络的运行需求，但是却会导致节点消耗过多，给系统造成影响。

为了更好的将无线传感器网络覆盖连通性问题有效解决，马超等专家学者提出了一种能量有效的分布式覆盖控制算法EeRC-CA。这种算法所采取的是多启动和能量自适应竞争相结合的策略，能够有效解决系统部分节点过早死亡的问题，同时，该方法还能够在不增加额外控制开销的前提下，有效延长网络的生命周期。

3无线传感器网络路由问题研究

就我国目前相关学者对无线传感器网络路由问题的研究现状来看，研究成果主要体现在两个方面：一方面是合适的节点成簇方法，此方面的研究成果主要是提出了一种分布式二级路由协议，此协议的构成主要包括两个部分，即簇内路由和簇间路由。前者采用基于TDMA的星型单跳组网方式，后者采用多跳Mesh组网方式。该协议的提出很好的解决了网络在多种约束下的均衡问题，但同时也存在一些不足之处，那就是个别节点容易出现失效的现象，从而导致网络系统瘫痪。另一方面是节点能量有效利用的技术，此方面的研究成果主要是提出了一种基于能量优化的安全路由算法，这种算法的设计目标主要围绕能量的优化、路由器的安全以及缩短传输时间三个方面展开，算法采用多目标决策，在确保信息传输安全快速的前提下，尽可能将较多的数据传输任务分配给能量储备较多的节点。试图通过从这两个方面的研究，实现传感器网络路由的安全和性能的提高，以此来延长网络的寿命。

综上所述，在无线传感器网络运行过程中，节点定位、网络覆盖连通性以及网络路由等问题都会在一定程度上制约网络的广泛、有效的应用，因此，在未来的时间里，相关工作人员必须对这几项内容给予高度重视，采取科学合理的方法将其存在的问题解决，以此来从根本上确保无线传感器网络安全、稳定的运行。

[参考文献]

[1]黄晓.无线传感器网络应用若干关键问题研究[D].《南京邮电大学》,2011.

[2]游晓黔,李明隆,杨佳.无线传感器网络LEACH协议的研究与改进[J].《重庆邮电大学学报（自然科学版）》,2011(06).

[3]薛伟莲.无线传感器网络路由技术的若干问题研究[D].《大连理工大学》,2011(09).

[4]徐濤,黄刘生,徐宏力.无线传感器网络中覆盖保持的K-连通子集构造算法[J].《小型微型计算机系统》,2010(31).