由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的巨大應(yīng)用價值方案,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引起了世界許多國家的軍事部門、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注了解情況。目前深入,世界上很多國家都在無線傳感網(wǎng)絡(luò)方面投入了較大人力物力進(jìn)行研究,我國對此也進(jìn)行了了一些理論基礎(chǔ)的研究和實際開發(fā)重要的。
美國自然科學(xué)基金委員會2003年制定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究計劃開展研究,投資3400萬美元,支持相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究和諧共生。美國和各軍事部門都對傳感器網(wǎng)絡(luò)給予了高度重視質生產力,在C4ISR的基礎(chǔ)上提出了C4KISR計劃,強調(diào)戰(zhàn)場情報的感知能力技術交流、信息的綜合能力和信息的利用能力先進的解決方案,把傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一個重要研究領(lǐng)域,設(shè)立了一系列的軍事傳感器網(wǎng)絡(luò)研究項目美國英特爾公司創造更多、美國微軟公司等信息工業(yè)界也開始了傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的工作宣講活動,紛紛設(shè)立或啟動相應(yīng)的行動計劃。日本工藝技術、英國效率、意大利、巴西等國家也對傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出了極大的興趣近年來,紛紛展開了該領(lǐng)域的研究工作講道理。
但是傳感器網(wǎng)絡(luò)除了具有Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的移動性、斷接性通過活化、電源能力局限等共同特征以外落地生根,還具有很多其他鮮明的特點。這些特點向我們提出了一系列挑戰(zhàn)性問題:
(1) 通信能力有限健康發展。傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器的通信帶寬窄而且經(jīng)常變化有效保障,通信覆蓋范圍只有幾十到幾百米。傳感器之間的通信斷接頻繁長效機製,經(jīng)常導(dǎo)致通信失敗講實踐。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更多地受到高山、建筑物奮戰不懈、障礙物等地勢地貌以及風(fēng)雨雷電等自然環(huán)境的影響市場開拓,傳感器可能會長時間脫離網(wǎng)絡(luò)措施,離線工作。如何在有限通信能力的條件下高質(zhì)量地完成感知信息的處理與傳輸要落實好,是其面臨的挑戰(zhàn)之一更高要求。
(2) 電源能量有限。傳感器的電源能量極其有限新技術。網(wǎng)絡(luò)中的傳感器由于電源能量的原因經(jīng)常失效或廢棄。電源能量約束是阻礙傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的嚴(yán)重問題順滑地配合。商品化的無線發(fā)送接收器電源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需要深入。傳感器傳輸信息要比執(zhí)行計算更消耗電能。傳感器傳輸1位信息所需要的電能足以執(zhí)行3000條計算指令前沿技術。如何在網(wǎng)絡(luò)工作過程中節(jié)省能源基礎,網(wǎng)絡(luò)的生命周期,是面臨的第2個挑戰(zhàn)多種方式。
(3) 計算能力有限對外開放。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器都具有嵌入式處理器和存儲器。這些傳感器都具有計算能力深入交流研討,可以完成一些信息處理工作資料。但是,由于嵌入式處理器和存儲器的能力和容量有限關註度,傳感器的計算能力十分有限橫向協同。如何使用大量具有有限計算能力的傳感器進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理,是面臨的第3個挑戰(zhàn)敢於挑戰。
(4) 傳感器數(shù)量大不斷創新、分布范圍廣。傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點密集讓人糾結,數(shù)量巨大規模,可能達(dá)到幾百、幾千萬基石之一,甚至更多聯動。此外,傳感器網(wǎng)絡(luò)可以分布在很廣泛的地理區(qū)域模樣。傳感器的數(shù)量與用戶數(shù)量比通常也非常大生產體系。傳感器數(shù)量大、分布廣的特點使得網(wǎng)絡(luò)的維護十分困難甚至不可維護很重要,傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟能力和水平、硬件必須具有高強壯性和容錯性。這是面臨的第4個挑戰(zhàn)異常狀況。
(5) 網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性強研究。傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很強的動態(tài)性。網(wǎng)絡(luò)中的傳感器、感知對象和觀察者這三要素都可能具有移動性提高,并且經(jīng)常有新節(jié)點加入或已有節(jié)點失效機構。因此,網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化交流,傳感器基礎、感知對象和觀察者三者之間的路徑也隨之變化。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須具有可重構(gòu)和自調(diào)整性還不大。這是面臨的第5個挑戰(zhàn)高產。
(6) 大規(guī)模分布式觸發(fā)器。很多傳感器網(wǎng)絡(luò)需要對感知對象進(jìn)行控制發揮作用,如溫度控制良好。這樣,很多傳感器具有回控裝置和控制軟件銘記囑托。我們稱回控裝置和控制軟件為觸發(fā)器引領。成千上萬的動態(tài)觸發(fā)器的管理是面臨的第6個挑戰(zhàn)。
(7) 感知數(shù)據(jù)流巨大示範。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個傳感器通常都產(chǎn)生較大的流式數(shù)據(jù)應用前景,并具有實時性。每個傳感器僅僅具有有限的計算資源提供了有力支撐,難以處理巨大的實時數(shù)據(jù)流動手能力。需要研究強有力的分布式數(shù)據(jù)流管理、查詢意見征詢、分析和挖掘方法提升。這是面臨的第7個挑戰(zhàn)。