什么是传感器网络？传感器网络是当今信息领域新的研究热点，是MEMS、计算机、通信、自动控制、人工智能等学科的综合技术。目前的研究涉及通信、网络、管理、分布式信息处理等诸多方面。具体来说，传感器网络的关键技术包括路由协议、MAC协议、拓扑控制、定位、时间同步、数据管理等。
传感器网络的特点1、大规模
传感器网络一般由大量的传感器节点组成，节点数量可能达到数千甚至更多。一方面，传感器节点分布在很大的地理区域内；另一方面，传感器节点密集部署，大量传感器节点密集部署在一个面积很小的空间内。
2、自组织
传感器节点的位置不需要预先设计或确定，这使得传感器节点可以随机部署在无法到达的地形或救灾行动中。这就要求传感器节点必须具有自组织能力。传感器节点部署完成后，首先需要检测其邻居并建立通信；其次，需要了解互联节点的部署，节点的拓扑结构，建立自组织多跳通信通道。
3、动态
传感器网络是非常动态的，并且其拓扑可能由于以下因素而改变。
1)环境因素或电量耗尽导致的传感器节点故障或失效；
2)环境条件的变化可能引起无线通信链路带宽的变化，甚至是间歇性的；
3)传感器网络的传感器、感知对象和观测者可以移动；
4)添加新节点。
4、容错
根据不同的应用场景，传感器节点可能部署在环境相当恶劣的区域，有些传感器节点可能会因为电量不足、物理损坏或外界环境干扰而无法工作或被阻断。这时候就需要保证传感器节点的故障不能影响整个传感器网络的正常工作，即传感器网络不能因为传感器节点的故障而中断。
5、资源有限
传感器网络实际上是由大量体积极小、低成本、低功耗、多功能的传感器节点组成的网络，只能在短距离内自由通信。一般来说，传感器节点不充当移动设备，而是部署后静止不动。有些时候，给他们补充能量是不现实的。由于体积小、资源有限的特点，节点在能量和计算上有很大的局限性。一般来说，节点的资源约束主要包括能量有限、通信范围短、带宽低以及处理和存储能力有限。
6、应用相关
与其他网络相比，传感器网络的设计和面临的挑战有很多不同之处，传感器网络的解决方案与应用紧密结合。根据不同的应用需求，传感器网络也会检测不同的物理量，获得不同的信息，因此传感器网络的设计很大程度上取决于其监测环境。应用程序环境在确定网络规模、部署计划和网络拓扑中起着关键作用。并且网络规模会随着监控环境的变化而变化。对于室内环境中有限的空间，需要较少的节点组成网络，而在室外环境中，可能需要更多的节点来覆盖更大的区域。当应用环境是人类无法访问的，或者是由数百到数千个节点组成的网络时，临时部署优于预先计划的部署。环境中的障碍也会限制节点之间的通信，进而影响网络连接(或拓扑)。
传感器网络的核心技术有哪些1、路由协议？
路由协议负责通过网络将数据包从源节点转发到目的节点。该协议的主要功能是找到源节点和目的节点之间的最优路径，并沿着最优路径正确转发数据包。根据传感器网络的具体应用设计路由机制时，应满足以下要求：
1)能源效率。传感器网络的路由协议不仅要选择能耗低的消息传输路径，而且要从全网的角度出发，选择使全网能耗均衡的路由。由于传感器节点的资源有限，传感器网络的路由机制应该能够简单高效地实现信息传输。
2)可扩展性。在传感器网络中，不同的探测区域或节点密度，网络规模会有所不同；节点的失效、新节点的加入和节点的移动也会使网络拓扑发生动态变化，这就要求路由机制具有可扩展性，适应网络结构的变化。
3)鲁棒性。传感器节点因能量耗尽或环境因素失效，周围环境影响无线链路的通信质量，以及无线链路本身的缺点。这些传感器网络的不可靠特性要求路由机制具有一定的容错性。
4)快速收敛。传感器网络的拓扑结构是动态变化的，节点能量和通信带宽等资源是有限的，这就要求路由机制能够快速收敛，以适应网络拓扑结构的动态变化，降低通信协议开销，提高消息传输效率。
2、MAC协议
在传感器网络中，媒体访问控制(MAC)协议决定无线信道的使用，并在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，以构建传感器网络系统的底层基础设施。MAC协议位于传感器网络协议的底层，对传感器网络的性能有很大的影响，是保证传感器网络高效通信的关键网络协议之一。传感器节点的能量、存储、计算和通信带宽有限，单个节点的功能较弱，而传感器网络的强大功能是通过多个节点的协作来实现的。多点通信需要MAC协议来协调局部区域的无线信道分配，需要路由协议来选择整个网络区域的通信路径。在设计传感器网络的MAC协议时，需要着重考虑以下几个方面。
1)节约能源。传感器节点通常由电池供电，电池能量通常难以补充。为了保证传感器网络长时间有效工作，MAC协议应该在满足应用需求的前提下，尽可能节省节点的能量。
2)可扩展性。因为传感器节点的数量，节点的分布密度等。在传感器网络的生存过程中是不断变化的，节点的位置也可能移动，并且存在新节点加入网络的问题，所以传感器网络的拓扑结构是动态的。MAC协议还应该是可扩展的，以适应这种动态变化的拓扑结构。
3)网络效率。网络效率包括网络公平性、实时性、网络吞吐量和带宽利用率。
3、拓扑控制
传感器网络拓扑控制的主要研究问题是在满足网络覆盖和连通性的前提下，通过功率控制和骨干网节点选择消除节点间不必要的通信链路，形成优化的网络结构进行数据转发。具体来说，传感器网络中的拓扑控制按照研究方向可以分为两类：节点功率控制和层次拓扑控制。功率控制机制调整网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通性的前提下，平衡节点单跳可到达的邻居数量。分层拓扑控制使用分簇机制，将一些节点作为簇头，簇头组成骨干网络处理和转发数据。其他非骨干网络节点可以暂时关闭通信模块并进入休眠状态以节省能量。
4、定位
对于大多数应用，在不知道传感器位置的情况下感测的数据是没有意义的。传感器节点必须知道自己的位置，才能详细解释“特定事件发生在哪里或什么区域”，实现对外部目标的定位和跟踪；另一方面，知道传感器节点的位置信息还可以提高路由效率，为网络提供命名空间，向部署者报告网络的覆盖质量，实现网络负载均衡和网络拓扑自配置。然而，为所有网络节点手动部署和安装GPS接收机将受到成本、功耗、可扩展性和其他问题的限制，在某些情况下甚至是不可能的。因此，必须采用一定的机制和算法来实现传感器网络的自定位。
5、时间同步
在传感器网络中，单个节点的能力非常有限，整个系统要实现的功能需要网络中所有节点的协作。传感器网络的许多应用要求节点时钟保持同步。
在传感器网络的应用中，传感器节点将感知到的目标的位置、时间等信息发送给网络中的汇聚节点，汇聚节点对不同传感器发送的数据进行处理后可以获得目标的移动方向、速度等信息。为了正确地监控事件序列，需要传感器节点之间的时间同步。在一些事件监控的应用中，事件本身的发生时间是一个非常重要的参数，这就要求每个节点都要维护一个唯一的全局时间，以实现整个网络的时间同步。
时间同步是传感器网络中的一个研究热点，起着非常重要的作用。国内外研究人员提出了多种传感器网络时间同步算法。
6、数据管理
传感器网络本质上是一个以数据为中心的网络，它处理的数据是传感器收集的连续数据流。由于传感器网络的能量、通信和计算能力有限，传感器网络的数据管理系统通常不会将所有数据发送到汇聚节点进行处理，而是尽可能在传感器网络中进行处理，这样可以最小化传感器网络的能量消耗和通信开销，延长传感器网络的生命周期。现有的数据管理技术将传感器网络视为由来自物理世界的连续数据流组成的分布式传感数据库，可以借鉴成熟的传统分布式数据库技术来管理传感器网络中的数据。由于传感器节点的计算能力、存储能力、通信能力和电池能量有限，再加上闪存和数据流本身的特点，给传感器网络的数据管理带来了一些新的挑战，与传统的分布式数据库系统不同。
传感器网络的数据管理技术包括数据存储、查询、分析和挖掘，以及基于感知数据的决策和行为的理论和技术。传感器网络的各种实现技术必须与这些数据管理技术紧密结合，才能设计和实现一个高效的以数据为中心的传感器网络系统。到目前为止，对数据管理技术的研究还不多，还有很多问题需要解决。
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