無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲維護（一）

　　接下來對該模型進行詳細描述。

　?。?）觸發(fā)器

　　觸發(fā)器負責周期地觸發(fā)當前網(wǎng)絡(luò)拓撲的維護過程，其對拓撲維護的性能具有重要的影響。因為如果提前觸發(fā)，則由于頻繁運行拓撲維護協(xié)議或算法而消耗不必要的能量，而滯后觸發(fā)，則將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)可能以次優(yōu)甚至不連通狀態(tài)運行，降低甚至無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。常見的觸發(fā)標準有：

　　時間：網(wǎng)絡(luò)運行一段時間后觸發(fā)拓撲維護，該時間的大小通常是固定且預(yù)先定義，通常由一個定時器來完成。

　　SPAN基于時間來觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器節(jié)點的更新過程，從而實現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)的拓撲維護。

　　能量：鑒于無線傳感器設(shè)備的能量限制，當節(jié)點的能量級別低于某個閾值時觸發(fā)拓撲維護是很有必要的。LPH算法中，當節(jié)點的剩余能量E（i）低于平均剩余能量Eavr 時，觸發(fā)簇內(nèi)拓撲維護過程。CLTC算法中，當簇頭節(jié)點的能量降到門限值M 時，觸發(fā)簇內(nèi)拓撲維護過程。而Poly算法中，當網(wǎng)絡(luò)的整體能量降低10%時觸發(fā)拓撲維護過程。

　　節(jié)點故障：當網(wǎng)絡(luò)中一個或一些節(jié)點故障時，觸發(fā)拓撲維護。如SMSS算法中，當節(jié)點u 發(fā)現(xiàn)某個節(jié)點m 故障時，它將檢查m 是否為其確定的鄰節(jié)點，如果是則重新運行拓撲構(gòu)建算法來維護網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。EETMS算法中，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)故障節(jié)點，觸發(fā)局部拓撲維護過程。

　　網(wǎng)絡(luò)密度：采用網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度或者一些重要節(jié)點的節(jié)點度來觸發(fā)拓撲維護過程。AFECA提出的自適應(yīng)精度節(jié)能算法使用鄰居密度來觸發(fā)拓撲維護過程。

　　此外，這些觸發(fā)條件也可任意組合用來觸發(fā)拓撲維護過程，如基于能量和節(jié)點故障，或者時間和能量等。此外，其它的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)也可作為觸發(fā)標準，如鏈路失效、頻繁丟包以及擁塞和長路由路徑等。

　?。?）決策器

　　決策器主要確定采用何種策略來維護當前的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，它是拓撲維護的核心。拓撲維護策略可以分為兩種，一種是基于角色輪換的拓撲維護策略，也就是說通過對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的角色-如睡眠/工作、簇頭/非簇頭等進行切換來節(jié)約能量，實現(xiàn)延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。另一種是基于拓撲重構(gòu)的拓撲維護策略，其實質(zhì)是運行拓撲構(gòu)建階段的算法或?qū)ｉT的拓撲維護算法與協(xié)議來維護網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

　　在基于角色輪換的拓撲維護策略中，首先要明確網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點所能扮演的角色。每個節(jié)點的角色遷移與拓撲維護協(xié)議或算法特點和設(shè)計密切相關(guān)，確定節(jié)點所處角色的因素包括節(jié)點密度、位置、通信流量、丟包率、時間以及外部環(huán)境條件等。如節(jié)點當前為角色1，當某個事件發(fā)生，則節(jié)點進行相應(yīng)測試以決定是否進入角色2還是繼續(xù)處于角色1.

　　而基于拓撲重構(gòu)的拓撲維護策略中，主要是重新調(diào)用拓撲構(gòu)建階段的算法或?qū)ｉT的拓撲維護算法。因此，調(diào)用算法的頻率是關(guān)鍵。一旦觸發(fā)器觸發(fā)拓撲維護過程，拓撲維護策略則應(yīng)該綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)性能，決定是否調(diào)用相關(guān)算法或協(xié)議，以均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗并最終延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。

　　此外，決策器還可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行情況在不同的階段采用不同的維護策略來維護當前的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。無論是基于角色轉(zhuǎn)換還是基于拓撲重構(gòu)的拓撲維護技術(shù)，決策器還負責對生命周期的監(jiān)測。也就是說，在網(wǎng)絡(luò)的生命周期內(nèi)，決策器根據(jù)維護策略周期性地對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行維護，而一旦網(wǎng)絡(luò)的生命周期結(jié)束，決策器停止維護過程，并宣告網(wǎng)絡(luò)死亡。