无线传感器网络的拓扑维护（一）

　　接下来对该模型进行详细描述。

　　（1）触发器

　　触发器负责周期地触发当前网络拓扑的维护过程，其对拓扑维护的性能具有重要的影响。因为如果提前触发，则由于频繁运行拓扑维护协议或算法而消耗不必要的能量，而滞后触发，则将导致网络可能以次优甚至不连通状态运行，降低甚至无法实现网络的服务质量。常见的触发标准有：

　　时间：网络运行一段时间后触发拓扑维护，该时间的大小通常是固定且预先定义，通常由一个定时器来完成。

　　SPAN基于时间来触发网络中协调器节点的更新过程，从而实现骨干网络的拓扑维护。

　　能量：鉴于无线传感器设备的能量限制，当节点的能量级别低于某个阈值时触发拓扑维护是很有必要的。LPH算法中，当节点的剩余能量E（i）低于平均剩余能量Eavr 时，触发簇内拓扑维护过程。CLTC算法中，当簇头节点的能量降到门限值M 时，触发簇内拓扑维护过程。而Poly算法中，当网络的整体能量降低10%时触发拓扑维护过程。

　　节点故障：当网络中一个或一些节点故障时，触发拓扑维护。如SMSS算法中，当节点u 发现某个节点m 故障时，它将检查m 是否为其确定的邻节点，如果是则重新运行拓扑构建算法来维护网络拓扑结构。EETMS算法中，一旦网络发现故障节点，触发局部拓扑维护过程。

　　网络密度：采用网络的节点度或者一些重要节点的节点度来触发拓扑维护过程。AFECA提出的自适应精度节能算法使用邻居密度来触发拓扑维护过程。

　　此外，这些触发条件也可任意组合用来触发拓扑维护过程，如基于能量和节点故障，或者时间和能量等。此外，其它的网络参数也可作为触发标准，如链路失效、频繁丢包以及拥塞和长路由路径等。

　　（2）决策器

　　决策器主要确定采用何种策略来维护当前的网络拓扑结构，它是拓扑维护的核心。拓扑维护策略可以分为两种，一种是基于角色轮换的拓扑维护策略，也就是说通过对网络中节点的角色-如睡眠/工作、簇头/非簇头等进行切换来节约能量，实现延长网络生命周期的目的。另一种是基于拓扑重构的拓扑维护策略，其实质是运行拓扑构建阶段的算法或专门的拓扑维护算法与协议来维护网络拓扑结构。

　　在基于角色轮换的拓扑维护策略中，首先要明确网络中每个节点所能扮演的角色。每个节点的角色迁移与拓扑维护协议或算法特点和设计密切相关，确定节点所处角色的因素包括节点密度、位置、通信流量、丢包率、时间以及外部环境条件等。如节点当前为角色1，当某个事件发生，则节点进行相应测试以决定是否进入角色2还是继续处于角色1.

　　而基于拓扑重构的拓扑维护策略中，主要是重新调用拓扑构建阶段的算法或专门的拓扑维护算法。因此，调用算法的频率是关键。一旦触发器触发拓扑维护过程，拓扑维护策略则应该综合考虑网络的相关性能，决定是否调用相关算法或协议，以均衡网络能量消耗并最终延长网络生命周期。

　　此外，决策器还可根据网络运行情况在不同的阶段采用不同的维护策略来维护当前的网络拓扑结构。无论是基于角色转换还是基于拓扑重构的拓扑维护技术，决策器还负责对生命周期的监测。也就是说，在网络的生命周期内，决策器根据维护策略周期性地对网络拓扑结构进行维护，而一旦网络的生命周期结束，决策器停止维护过程，并宣告网络死亡。