(4) 传感器数量大、分布范围广。传感器网络中传感器节点密集，数量巨大，可能达到几百、几千万，甚至更多。此外，传感器网络可以分布在很广泛的地理区域。传感器的数量与用户数量比通常也非常大。传感器数量大、分布广的特点使得网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的软、硬件必须具有高强壮性和容错性。这是我们面临的第 4 个挑战。

(5) 网络动态性强。传感器网络具有很强的动态性。网络中的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性，并且经常有新节点加入或已有节点失效。因此，网络的拓扑结构动态变化，传感器、感知对象和观察者三者之间的路径也随之变化。传感器网络必须具有可重构和自调整性。这是我们面临的第 5 个挑战。

(6) 大规模分布式触发器。很多传感器网络需要对感知对象进行控制，如温度控制。这样，很多传感器具有回控装置和控制软件。我们称回控装置和控制软件为触发器。成千上万的动态触发器的管理是我们面临的第 6 个挑战。

(7) 感知数据流巨大。传感器网络中的每个传感器通常都产生较大的流式数据，并具有实时性。每个传感器仅仅具有有限的计算资源，难以处理巨大的实时数据流。我们需要研究有效的分布式数据流管理、查询、分析和挖掘方法。这是我们面临的第 7 个挑战。

面对上述挑战，在实际部署应用网络前有必要建立有效的无线传感器网络模型并进行性能仿真，对可能出现的网络故障和瓶颈进行修正和优化。

1.3  网络建模与仿真技术

1.3.1 建模与仿真的定义

建模就是用特定的语言描述实际现象的过程。仿真就是采用模型来再现真实情况。模型是系统、过程或现象的物理的、数学的或其他逻辑的表达。根据被仿真对象性质分为：连续系统仿真（Continuous System Simulation）和离散事件系统仿真（Discrete Events System Simulation）；根据功能用途分为：工程仿真（Engineering Simulation）和训练仿真（Training Simulation）；根据应用领域来划分：工程领域仿真和非工程领域仿真；根据虚实结合程度来划分：结构仿真（Constructive Simulation）、虚拟仿真（Virtual Simulation）和实况仿真（Live Simulation）。

1.3.2 网络建模与仿真的意义

在今天的信息技术时代，网络结构和规模日趋复杂庞大，表现在多种类型的网络日益走向融合，业务种类增加，服务负载日益繁重，新的网络技术也层出不穷，因此如何对现有网络进行优化设计和规划是个非常富有挑战性的课题。无论是构建新网络，升级改造现有网络，或者测试新协议，都需要对网络的可靠性和有效性进行客观地评估，从而降低网络建设的投资风险，使设计的网络有很高的性能，或者使测试结果能够真实反映新协议的表现。

传统网络设计和规划方法主要靠经验，对复杂的大型网络，很多地方由于无法预知而抓不住设计的要点。因此越来越需要一种新的网络规划和设计手段。在这种情况下网络仿真作为一种新的网络规划和设计技术应运而生，它以其独有的方法为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性。网络仿真技术目前已经逐渐成为网络规划、设计和开发中的主流技术。

 四种网络设计方法的比较

由图1.2可以看出传统网络设计和规划方法主要靠经验，对复杂的大型网络，很多地方由于无法预知而抓不住设计的要点。因此越来越需要一种新的网络规划和设计手段。在这种情况下网络仿真作为一种新的网络规划和设计技术应运而生，它以其独有的方法为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性。网络仿真技术目前已经逐渐成为网络规划、设计和开发中的主流技术。