無線傳感器網絡的拓撲維護（二）

　　總之，基于拓撲重構的拓撲維護技術可能需要多次動態(tài)運行拓撲構建或維護算法，通常需要更多的時間和能量消耗。然而，拓撲構建過程在它每次運行時通常選擇最優(yōu)或接近最優(yōu)拓撲，從而導致生成比基于角色轉換拓撲維護技術更好的網絡拓撲結構。

　　3.3 混合的拓撲維護

　　混合的拓撲維護技術結合了基于角色輪換和拓撲重構的拓撲維護。該類拓撲維護技術周期性地采用節(jié)點角色轉換和拓撲重構策略。首先，混合的方法采用角色轉換的維護方法對網絡的局部拓撲進行維護，實現(xiàn)網絡一部分（如一個簇）的優(yōu)化。隨著網絡的運行，作為數(shù)據(jù)轉發(fā)的骨干網絡能量消耗較快，造成網絡內的能量消耗不均衡，于是混合技術采用拓撲重構的維護技術來重構整個網絡的拓撲，兩種方法周期性地交替運行，有效地均衡網絡能量消耗。DFTM采用角色輪換的方法對局部拓撲進行維護，而采用拓撲重構的方法來對整個網絡拓撲進行維護。

　　可見，混合的拓撲維護技術可以使用基于節(jié)點角色輪換無法使用的資源，而且網絡持續(xù)的時間比基于拓撲重構方法要長，因為輪轉過程比一個完整的新構建過程消耗的能量少。但是，混合技術由于觸發(fā)條件的選擇，一個性能嚴重下降的拓撲可能持續(xù)很長一段時間，在它到達拓撲重構恢復點前，這將影響連通和覆蓋的服務水平。

　　3.4 拓撲維護算法分類

　　拓撲維護算法分類可以從許多方面來進行，如可以根據(jù)設計目標將拓撲維護分為確保覆蓋、連通的拓撲維護，故障容忍和安全的拓撲維護，能量消耗均衡的拓撲維護等。此外，很難將目前研究的設計目標和設計要素分開，導致分類可能并沒有精確地反映設計者的最初意圖。為了盡量避免該問題，本文根據(jù)第2 節(jié)設計的拓撲維護模型對現(xiàn)有的拓撲維護算法進行分類，如表1 所示。

　　4 存在的問題和發(fā)展趨勢

　　從以上可見，無線傳感器網路拓撲維護研究取得了一些成果，但其仍然存在一些問題。此外，隨著無線傳感器網絡的實際應用，如何確保拓撲維護的安全性以及如何有機地與其它層互相融合將是拓撲維護算法的主要發(fā)展方向。

　?。?）缺乏實際的拓撲維護實施

　　盡管許多研究機構致力于本文提到的拓撲維護技術研究，且許多的理論和基于仿真的證據(jù)表明拓撲維護算法或協(xié)議能有效減小網絡的能量消耗從而延長網絡的生命周期，但是迄今為止，很少有實際的網絡實施來證明拓撲維護事實上能被用于實現(xiàn)這些目標。

　　（2）未能量化拓撲維護頻率

　　拓撲維護算法要考慮拓撲重構產生的報文開銷和優(yōu)化拓撲的質量之間的權衡，一般情況下，產生一個高質量的優(yōu)化拓撲，就需要頻繁執(zhí)行拓撲維護協(xié)議。另一方面，每一次執(zhí)行拓撲維護協(xié)議將導致相當數(shù)量的報文開銷。目前，很少有研究仔細考慮兩者之間的權衡關系。

　?。?）安全的拓撲維護

　　目前的大部分拓撲維護協(xié)議通常假設傳感器部署在一個可信的、非敵對的環(huán)境中，并沒有考慮到節(jié)點內部或外部攻擊的影響。而無線傳感器的實際應用尤其是商業(yè)和軍事應用，存在各種類型的惡意行為和攻擊，對手可以利用使用的拓撲維護算法來對網絡發(fā)起攻擊。因此，必須采取相應的安全策略，提高拓撲維護算法的魯棒性，使其能防御各類攻擊。