WSN分布式传感器网络数据收集与监控系统设计(6)
(1)能耗节省问题。尽管集成电路与微机电系统的发展可以尽量减少片内电路的能耗，然而无线传感器网络中节点的电池能量始终是有限的，网络在进行内网数据处理以及数据传输过程中均要消耗能量。由于网络中能量往往不能再生，那么每次采集数据再传输到采集点的能耗消耗的多少就会决定整个WSN的使用寿命。因此，在数据采集过程尽量节省能量成了WSN设计中首要考虑的因素。
(2)能耗均衡问题。考虑WSN在进行数据采集过程中的能耗节省很重要，然而，在同构网络中，如果节点的能耗不均衡，同样会产生传感覆盖率减少，以至断网的现象，进而影响网络的寿命[22]。特别是分布式簇结构的网络中，簇首相对于其它节点要消耗更多的能量，如果采用固定簇首的形式，很快就有一部分节点会死亡。因此，在WSN设计中，应尽量考虑负载均衡的问题。
(3)采集数据相关性问题。由于WSN中节点密集部署，相邻节点采集到的数据通常是高度相关的，其中有大量的冗余信息存在。考虑数据相关性问题。通常可以考虑空间相关性与时间的相关性。对于1个节点而言，历史采集的数据与当前采集的数据是相关的，具有时间相关性。而对于多个相邻节点而言，同时采集1个目标的数据必然具有很多冗余信息，具有空间相关性的特点。把节点采集数据经过多跳传输到基站BS(Base Station)或汇聚节点(Sink)的过程称为WSN数据采集问题DGP(Data gathering Problem)。在DGP过程中，如果所有传感器节点直接向BS传输原始数据的做法是效率低下的，而大量传感器节点采集的数据量也是非常巨大的，特别是多媒体信息的采集上，数据的相关性是必须考虑的因素。因此，在数据传输前，相关数据必须经过内网的数据压缩或融合后才能以多跳路由的方式传输到BS，这样会大大减少数据在无线传输中的能耗。
(4)自组织结构路由问题。由于WSN的节点是同构的，节点相互之间没有固定的网络结构，随着时间推移。网络结构也是动态变化的。不同于传统的网络，WSN必须有可靠、有效与简单的路由机制，从而形成一条从传感节点到BS之间的最佳路由。这里的最佳路由的指标主要指包括传输能耗、节点剩余能量、延时以及能耗均衡等方面所付出的代价最小[22]。
(5)交互式数据采集问题。在某种情况下，数据采集点可能只对某一区域的某些类型的传感器采集的数据感兴趣，而不是对所有节点采集到的数据感兴趣。因此，在DGP中，没有必要同时激活大量传感器节点，这样，就有了各种睡醒机制来尽可能节省WSN的能量。这样的睡醒机制主要由MAC(Medium Access Contr01)层与路由层设计过程中来控制。
(6)网络的鲁棒性与自适应性问题。传感器网络的拓扑可能由于多种原因(节点失效、环境因素，人为干扰或增减节点等)而发生变化。这就要求数据采集机制能够自动适应网络的变化，从而增加网络的自适应自愈功能，提高网络的鲁棒性。
以上所面临的挑战实际上也是当前WSN数据采集研究中要解决的问题，研究中，网络通信协议的所关心的往往只是其中的某几个方面，而不是全部。当前的研究主要集中在前3个方面的优化，而能综合解决以上问题的算法是很少的。
2．5 常见的WSN数据采集技术
基于无线传感器网络以数据为中心的特点，必须设计适用于无线传感器网络感知数据的采集方式。所设计的数据采集方式应该能满足无线传感器网络数据查询处理、低冗余度和健壮性的要求。目前，许多研究者都对无线传感器网络的数据采集方式进行了研究，提出了不少解决方法，这些方法孰优孰劣，我们自然可以根据对无线传感器网络数据采集的上述要求进行评价。
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