3.3拓扑控制
传感器网络拓扑控制主要研究的问题是：在满足网络覆盖度和连通度的前提下，通过功率控制和骨干网节点选择，剔除节点之间不必要的通信链路，形成一个数据转发的优化网络结构。具体地讲，传感器网络中的拓扑控制按照研究方向可以分为两类：节点功率控制和层次型拓扑结构组织。功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，均衡节点的单跳可达邻居数目。层次型拓扑控制利用分簇机制，让一些节点作为簇头节点，由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网，其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块，进入休眠状态以节省能量。 3.4定位技术
对于大多数应用,不知道传感器位置而感知的数据是没有意义的。传感器节点必须明确自身位置才能详细说明“在什么位置或区域发生了特定事件”，实现对外部目标的定位和追踪；另一方面，了解传感器节点位置信息还可以提高路由效率，为网络提供命名空间，向部署者报告网络的覆盖质量，实现网络的负载均衡以及网络拓扑的自配置。而人工部署和为所有网络节点安装GPS接收器都会受到成本、功耗、扩展性等问题的限制，甚至在某些场合可能根本无法实现，因此必须采用一定的机制与算法实现WSN的自身定位。 3.1时间同步技术
在无线传感器网络系统中，单个节点的能力非常有限，整个系统所要实现的功能需要网络内所有节点相互配合共同完成。时间同步在无线传感器网络系统中起着非常重要的作用，国内外的研究者已经提出了多种无线传感器网络时间同步算法。 3.1安全技术
与其他无线网络一样，安全问题是无线传感器网络的一个重要问题。由于采用的是无线传输信道，传感器网络存在窃听、恶意路由、消息篡改等安全问题。同时，无线传感器网络的有限能量和有限处理、存储能力两个特点使安全问题的解决更加复杂化了。在无线传感器网络的某些应用当中，如居民小区的无线安防网络，军事上在敌控区监视对方军事部署的无线传感器网络等，安全问题显得尤为重要。 3.1数据融合技术
由于大多数无线传感器网络应用都是由大量传感器节点构成的，共同完成信息收集、目标监视和感知环境的任务。在信息采集的过程中，采用各个节点单独传输数据到汇聚节点的方法显然是不合适的。通过数据融合技术指将多份数据或信息进行处理，能够组合出更高效、更符合用户需求的数据。
4 无线传感器网络所面临的挑战和发展趋势
4.1无线传感器网络所面临的挑战
无线传感器网络不同于传统数据网络的特点对无线传感器网络的设计与实现提出了新的挑战，主要体现在以下5个方面。
(1)低能耗
传感器节点通常由电池供电，电池的容量一般不会很大。由于长期工作在无人值守的环境中，通常无法给传感器节点充电或者更换电池，一日电池用完，节点也就失去了作用。这
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要求在无线传感器网络运行的过程中，每个节点都要最小化自身的能量消耗，获得最长的工作时间；因而无线传感器网络中的各项技术和协议的使用一般都以节能为前提。
(2)实时性
无线传感器网络应用大多有实时性的要求。例如，目标在进入监测区域之后，网络系统需要在一个很短的时问内对这一事件作出响应。其反应时间越短，系统的性能就越好。又如，车载监控系统需要每10ms读1次加速度仪的测量值，否则无法正确估计速度，导致交通事故。这些应用都对无线传感器网络的实时性设计提出了很大的挑战。 (3)低成本
组成无线传感器网络的节点数量众多，单个节点的价格会极大程度地影响系统的成本。为了达到降低单个节点成本的目的，需要设计对计算、通信和存储能力均要求较低的简单网络系统和通信协议。此外，还可以通过减少系统管理与维护的开销来降低系统的成本，这需要无线传感器网络系统具有白配置和自修复的能力。 (4)安全和抗干扰
无线传感器网络系统具有严格的资源限制，需要设计低开销的通信协议，同时也会带来严重的安全问题。如何使用较少的能量完成数据加密、身份认证、入侵检测以及在破坏或受干扰的情况下可靠地完成任务，也是无线传感器网络研究与设计面临的一个重要挑战。 (5)协作
单个的传感器节点往往不能完成对目标的测量、跟踪和识别，而需要多个传感器节点采用一定的算法通过交换信息，对所获得的数据进行加工、汇总和过滤，并以事件的形式得到最终结果。数据的传递协作涉及网络协议的设计和能量的消耗，也是目前研究热点之一。 4.2无线传感器网络所面临的发展趋势
由以上这些挑战，根据无线传感器网络的研究现状，无线传感器网络技术的发展趋势主要有4个方面。
(1)灵活、自适应的网络协议体系
无线传感器网络广泛地应用于军事、环境、医疗、家庭、工业等领域。其网络协议、算法的设计和实现与具体的应用场景有着紧密的关联。在环境监测中需要使用静止、低速的无线传感器网络；军事应用中需要使用移动的、实时性强的无线传感器网络；智能交通里还需要将RFID技术和无线传感器网络技术融合起来使用。这些面向不同应用背景的无线传感器网络所使用的路由机制、数据传输模式、实时性要求以及组网机制等都有着很大的差异，因而网络性能各有不同。目前无线传感器网络研究中所提出的各种网络协议都是基于某种特定的应用而提出的，这给无线传感器网络的通用化设计和使用带来了巨大的困难。如何设计功能可裁减、自主灵活、可重构和适应于不同应用需求的无线传感器网络协议体系结构，将是未来无线传感器网络发展的一个重要方向。 (2)跨层设计
无线传感器网络有着分层的体系结构，因此在没计时也大都是分层进行的。各层的设计相互独立且具有一定局限性，因而各层的优化设计并不能保证整个网络的设计最优。针对此问题，一些研究者提出了跨层设计的概念。跨层设计的目标就是实现逻辑上并不相邻的协议层之间的设计瓦动与性能平衡。对无线传感器网络，能量管理机制、低功耗设计等在各层设计中都有所体现；但要使整个网络的节能效果达到最优，还应采用跨层设计的思想。
将MAC与路由相结合进行跨层设计可以有效节省能量，延长网络的寿命。同样，传感器网络的能量管理和低功耗设计也必须结合实际跨层进行。此外，在时间同步和节点定位方面，采用跨层优化设计的方式，能够使节点直接获取物理层的信息，有效避免本地处理带来的误差，获得较为准确的相关信息。
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(3)ZigBee标准规范
ZigBee是一种新兴无线网络通信规范，主要用于近距离无线连接。ZigBee的基础是IEEE无线个域网工作组所制定的IEEE 802.15.4技术标准口。802.15.4标准旨在为低能耗的简单设备提供有效覆盖范围在10m左右的低速连接，可广泛用于交互玩具、库存跟踪监测等消费与商业应用领域。ZigBee当然不仅只是802.15.4的名字。IEEE802.15.4仅处理低级MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化，还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。此外，ZigBee-还具有低传输速率、低功耗、协议简单、时延短、安全可靠、网络容量大、优良的网络拓扑能力等优点。ZigBee的这些优点极好地支持了无线传感器网络：它能够在众多微小的传感器节点之间相互协调实现通信，这砦节点只需要很低的功耗，以多跳接力的方式在节点间传送数据，因而通信效率非常高。目前，ZigBee联盟正在进行协议标准的整合工作，该标准的成功制定对于无线传感器网络的推广使用将有着深远、重要的意义。 (4)与其他网络的融合
无线传感器网络和现有网络的融合将带来新的应用。例如，无线传感器网络与互联网、移动通信网的融合，一方面使无线传感器网络得以借助这两种传统网络传递信息，另一方面这两种网络可以利用传感信息实现应用的创新。此外，将无线传感器网络作为传感与信息采集的基础设施融合进网格体系，构建一种全新的基于无线传感器网络的网格体系——无线传感器网络。传感器网络专注于探测和收集环境信息；复杂的数据处理和存储等服务则交给网格来完成，将能够为大型的军事应用、科研、工业生产和商业交易等应用领域提供一个集数据感知、密集处理和海量存储于一体的强大的操作平台。
5 结束语
无线传感网络系统可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、航空航天、环境监测、交通管理、医疗救护、制造业、反恐抗灾等领域，特别是在未来军事领域中，由于传感网络可以快速部署在敌对地区并收集相关情报，同时又无需人为干预，所以可以极大地减小人员的损失，是现代化电子信息战的重要体现。因此，传感网络在未来具有广泛的应用前景，它将掀起新的产业浪潮。
不可否认，WSN至今还没有取得广泛的应用，大多的相关工作集中在科学研究和试验方面，但已有的研究从不同侧面揭示了WSN的应用潜能，也预示了良好的商业应用前景。
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