無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的拓撲維護（一）

　　接下來(lái)對該模型進(jìn)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(guò)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(wú)法實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量。常見(jiàn)的觸發(fā)標準有：

　　時(shí)間：網(wǎng)絡(luò )運行一段時(shí)間后觸發(fā)拓撲維護，該時(shí)間的大小通常是固定且預先定義，通常由一個(gè)定時(shí)器來(lái)完成。

　　SPAN基于時(shí)間來(lái)觸發(fā)網(wǎng)絡(luò )中協(xié)調器節點(diǎn)的更新過(guò)程，從而實(shí)現骨干網(wǎng)絡(luò )的拓撲維護。

　　能量：鑒于無(wú)線(xiàn)傳感器設備的能量限制，當節點(diǎn)的能量級別低于某個(gè)閾值時(shí)觸發(fā)拓撲維護是很有必要的。LPH算法中，當節點(diǎn)的剩余能量E（i）低于平均剩余能量Eavr 時(shí)，觸發(fā)簇內拓撲維護過(guò)程。CLTC算法中，當簇頭節點(diǎn)的能量降到門(mén)限值M 時(shí)，觸發(fā)簇內拓撲維護過(guò)程。而Poly算法中，當網(wǎng)絡(luò )的整體能量降低10%時(shí)觸發(fā)拓撲維護過(guò)程。

　　節點(diǎn)故障：當網(wǎng)絡(luò )中一個(gè)或一些節點(diǎn)故障時(shí)，觸發(fā)拓撲維護。如SMSS算法中，當節點(diǎn)u 發(fā)現某個(gè)節點(diǎn)m 故障時(shí)，它將檢查m 是否為其確定的鄰節點(diǎn)，如果是則重新運行拓撲構建算法來(lái)維護網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。EETMS算法中，一旦網(wǎng)絡(luò )發(fā)現故障節點(diǎn)，觸發(fā)局部拓撲維護過(guò)程。

　　網(wǎng)絡(luò )密度：采用網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)度或者一些重要節點(diǎn)的節點(diǎn)度來(lái)觸發(fā)拓撲維護過(guò)程。AFECA提出的自適應精度節能算法使用鄰居密度來(lái)觸發(fā)拓撲維護過(guò)程。

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

　?。?）決策器

　　決策器主要確定采用何種策略來(lái)維護當前的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，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(shuō)通過(guò)對網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的角色-如睡眠/工作、簇頭/非簇頭等進(jìn)行切換來(lái)節約能量，實(shí)現延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )生命周期的目的。另一種是基于拓撲重構的拓撲維護策略，其實(shí)質(zhì)是運行拓撲構建階段的算法或專(zhuān)門(mén)的拓撲維護算法與協(xié)議來(lái)維護網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。

　　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(gè)節點(diǎn)所能扮演的角色。每個(gè)節點(diǎn)的角色遷移與拓撲維護協(xié)議或算法特點(diǎn)和設計密切相關(guān)，確定節點(diǎn)所處角色的因素包括節點(diǎn)密度、位置、通信流量、丟包率、時(shí)間以及外部環(huán)境條件等。如節點(diǎn)當前為角色1，當某個(gè)事件發(fā)生，則節點(diǎn)進(jìn)行相應測試以決定是否進(jìn)入角色2還是繼續處于角色1.

　　而基于拓撲重構的拓撲維護策略中，主要是重新調用拓撲構建階段的算法或專(zhuān)門(mén)的拓撲維護算法。因此，調用算法的頻率是關(guān)鍵。一旦觸發(fā)器觸發(fā)拓撲維護過(guò)程，拓撲維護策略則應該綜合考慮網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)性能，決定是否調用相關(guān)算法或協(xié)議，以均衡網(wǎng)絡(luò )能量消耗并最終延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )生命周期。

　　此外，決策器還可根據網(wǎng)絡(luò )運行情況在不同的階段采用不同的維護策略來(lái)維護當前的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。無(wú)論是基于角色轉換還是基于拓撲重構的拓撲維護技術(shù)，決策器還負責對生命周期的監測。也就是說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò )的生命周期內，決策器根據維護策略周期性地對網(wǎng)絡(luò )拓撲結構進(jìn)行維護，而一旦網(wǎng)絡(luò )的生命周期結束，決策器停止維護過(guò)程，并宣告網(wǎng)絡(luò )死亡。