1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)給網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提出了許多挑戰(zhàn)，主要有以下幾個(gè)方面。

（1）能量消耗：傳感器節(jié)點(diǎn)由電池提供能量，其能量十分有限，而且在大多數(shù)情況下，電池都是沒有辦法充電的，WSN中的節(jié)點(diǎn)能量一旦耗盡，節(jié)點(diǎn)就會(huì)失效或廢棄，這就要求在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要最小化自身的能量消耗，以獲得最長(zhǎng)的工作時(shí)間，因此必須在傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面充分考慮能量效率。

（2）資源的使用與分配：傳感器節(jié)點(diǎn)只有有限的處理能力和存儲(chǔ)能力，因此只能完成簡(jiǎn)單的計(jì)算功能。在這種限制條件下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)不僅要考慮能量效率，還要考慮節(jié)點(diǎn)的處理能力和存儲(chǔ)能力。

（3）大規(guī)模部署：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，節(jié)點(diǎn)的部署對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、目標(biāo)區(qū)域監(jiān)測(cè)的覆蓋率、網(wǎng)絡(luò)的使用壽命都有很大的影響，因此如何能夠把節(jié)點(diǎn)更好地部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)也是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。

（4）動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化主要有兩方面的原因。一是節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡或者遭到破壞而失效，新的節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)中引起的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化；二是由于傳感器節(jié)點(diǎn)之間是通過無線信道進(jìn)行通信的，而無線信道容易出現(xiàn)錯(cuò)誤、信號(hào)時(shí)變、信號(hào)衰減等問題，造成網(wǎng)絡(luò)的頻繁中斷，引起網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的頻繁變化。

（5）降低成本：WSN是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的價(jià)格會(huì)極大程度地影響系統(tǒng)的總成本。為了能夠?qū)崿F(xiàn)降低成本的目的，需要設(shè)計(jì)出對(duì)計(jì)算、通信和存儲(chǔ)能力均要求較低的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通信協(xié)議。此外還可以減少系統(tǒng)管理與維護(hù)的開銷來降低成本。

（6）實(shí)時(shí)性：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用大多要求較好的實(shí)時(shí)性。例如，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行追蹤，需要實(shí)時(shí)地對(duì)目標(biāo)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且對(duì)事件做出進(jìn)一步響應(yīng)。

（7）安全性和抗干擾性：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有嚴(yán)格的資源限制，需要設(shè)置低開銷的通信協(xié)議，但同時(shí)也會(huì)帶來嚴(yán)重的安全問題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)部署在各種環(huán)境中，所以節(jié)點(diǎn)必須具備良好的抗干擾能力，能夠在惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定工作，這也是無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的一個(gè)挑戰(zhàn)。