摘 要： 從復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論角度出發(fā)對(duì)無線傳感器網(wǎng)路的自組織、自適應(yīng)、主體性等特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為隨著傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及 MEMS技術(shù)的日益成熟與完善，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將引領(lǐng)未來信息技術(shù)迅猛發(fā)展。而WSN是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，依據(jù)管理科學(xué)研究方法思想，即必須把復(fù)雜系統(tǒng)當(dāng)作復(fù)雜系統(tǒng)來處理，復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論在方法論上為研究無線傳感器網(wǎng)問題提供了可能的思路。
關(guān)鍵詞： 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)； 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)； 自組織；自適應(yīng)； 主體
隨著傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及 MEMS技術(shù)的日益成熟與完善，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN（Wireless Sensor Network)作為一項(xiàng)新型的信息技術(shù)日益受到國(guó)內(nèi)外的高度重視。眾多具有通信、計(jì)算能力的傳感器通過無線方式連接，相互協(xié)作，同物理世界進(jìn)行交互完成特定的應(yīng)用任務(wù)。因特網(wǎng)改變了人與人之間交流、溝通的方式，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與真實(shí)物理世界融合在一起，將改變?nèi)伺c自然交互的方式。其系統(tǒng)特征如自組織、自適應(yīng)以及能量消耗的生命特征及路由主動(dòng)選擇符合復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)CAS（Complex Adaptive System）的系統(tǒng)要素定義，因此可以用CAS的思想來研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)從理論到方法上的過渡。
1 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)容及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特征
1.1 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)CAS思想
CAS理論是美國(guó)霍蘭教授于1994年提出的，該理論為人們認(rèn)識(shí)、理解、控制、管理復(fù)雜系統(tǒng)提供了新的思路。CAS理論的基本思想可以概述如下：(1)系統(tǒng)中的成員稱為具有適應(yīng)性的主體(Adaptive Agent),簡(jiǎn)稱主體；(2)系統(tǒng)及成員具有適應(yīng)性，就是指它能夠與環(huán)境以及其他主體進(jìn)行交互作用； (3)主體在這種持續(xù)不斷地交互過程中，不斷地“學(xué)習(xí)”或“積累經(jīng)驗(yàn)”，并且根據(jù)學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式，具有主動(dòng)行為能力及目的行為能力；(4)整個(gè)宏觀系統(tǒng)的演變或進(jìn)化(包括新層次的產(chǎn)生、分化和多樣性的出現(xiàn)，新的聚合而成的、更大的主體的出現(xiàn)等)具有自組織能力。
1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特征
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成了傳感、無線通信、嵌入式計(jì)算、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)以及微電子等各項(xiàng)技術(shù)，能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或?qū)ο蟮男畔?，并?duì)其進(jìn)行處理，通過特定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將需求的信息傳送給用戶；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)的電源能量有限,通信能力有限,計(jì)算能力有限,與物理世界緊密耦合,大規(guī)模密集部署,網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。為了準(zhǔn)確、及時(shí)地獲取信息，必須依靠節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作，大量的MEMS傳感器節(jié)點(diǎn)只有通過低功耗無線電通信技術(shù)連成網(wǎng)絡(luò)才能夠發(fā)揮其整體和綜合作用，所以傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)自治系統(tǒng)，涉及到定位及時(shí)間同步、協(xié)同信號(hào)處理、通信模式及協(xié)議（路由選擇）、網(wǎng)絡(luò)容量、壽命、任務(wù)分配協(xié)調(diào)控制、自適應(yīng)性、中間件等諸多問題，這些特征與CAS 研究的特征是相吻合的。
2 無線傳感器網(wǎng)自適應(yīng)主體特征分析
2.1 主體特點(diǎn)
CAS復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)中的主體具有主動(dòng)性，具備主體與主體、主體與環(huán)境的自適應(yīng)性特點(diǎn)，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）中，主體主要是由傳感器節(jié)點(diǎn)組成，作為主體的節(jié)點(diǎn)在WSN自適應(yīng)過程中須滿足以下要求：(1)分布性：WSN節(jié)點(diǎn)的探測(cè)、計(jì)算能力都較弱，要完成復(fù)雜的計(jì)算必須要求算法具有分布性特點(diǎn)；(2)協(xié)同性：WSN屬于sensor-rich系統(tǒng),通過節(jié)點(diǎn)間的簡(jiǎn)單協(xié)同來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；(3)自適應(yīng)性：工作環(huán)境通常不可預(yù)先設(shè)定，感知對(duì)象的狀態(tài)也會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)必須對(duì)這些不確定性有較好的自適應(yīng)性。優(yōu)化方法：通過對(duì)節(jié)點(diǎn)喚醒概率的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)在消耗較少能量的前提下對(duì)目標(biāo)保持較好的探測(cè)能力。
2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主動(dòng)性、自適應(yīng)要求
(1)主動(dòng)計(jì)算(Proactive Computing)能力。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(如Internet)一般很少與真實(shí)的物理世界交互，其研究主要集中在如何同用戶進(jìn)行交互或如何方便用戶彼此進(jìn)行交互，因此這種計(jì)算模式稱之為交互計(jì)算(Interactive Computing)。在交互計(jì)算系統(tǒng)中，由于人的因素存在，整個(gè)系統(tǒng)的智能主要構(gòu)建于人的智能基礎(chǔ)上，即人處于計(jì)算循環(huán)之中，起著中心作用。而對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，由于其與物理世界的耦合性，物理現(xiàn)象取代人成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心。實(shí)際上，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可能部署在無人區(qū)域或危險(xiǎn)區(qū)域，不可能依靠人對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置與管理，系統(tǒng)必須能夠自我組織、自我配置，其運(yùn)行主要取決于物理環(huán)境的刺激和系統(tǒng)本身的狀態(tài)。因此，這種分散、自治的計(jì)算模式稱為主動(dòng)計(jì)算。
(2)需要能源感知(Energy-aware)計(jì)算，最大化延長(zhǎng)系統(tǒng)生命期。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的某些應(yīng)用(如海洋監(jiān)測(cè))，要求系統(tǒng)生命期必須達(dá)到數(shù)月甚至數(shù)年的級(jí)別，而傳感器節(jié)點(diǎn)一般由電池驅(qū)動(dòng)，能源有限，對(duì)于大規(guī)模與物理環(huán)境緊密耦合的系統(tǒng)而言，更換電池補(bǔ)充能源的方式是不現(xiàn)實(shí)的，這使得能源消耗成為確定系統(tǒng)生命期的最重要因素。因此，需要將能源感知加入到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和操作的每一個(gè)階段，充分挖掘系統(tǒng)在能源使用方面的潛力，使系統(tǒng)能夠在能源消耗、系統(tǒng)性能和操作精度之間做出動(dòng)態(tài)權(quán)衡，最大化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命期。
(3)系統(tǒng)必須具有自適應(yīng)計(jì)算能力。在生命期內(nèi)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理環(huán)境具有不確定性，系統(tǒng)本身呈現(xiàn)高度的動(dòng)態(tài)性，因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須具有一定的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力。
3 無線傳感器網(wǎng)自組織特性分析及模型建立
3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織特性
CAS理論認(rèn)為系統(tǒng)通過成員或主體自組織行為使系統(tǒng)具備“學(xué)習(xí)”或“積累經(jīng)驗(yàn)”能力，從而改變自身結(jié)構(gòu)和行為方式。從系統(tǒng)組成來看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是合作求解的主體(Agent)集合，具有分布自治的組織方式， 這里的組織是指Agent對(duì)合作求解任務(wù)的承諾，其形成是根據(jù)問題求解的要求預(yù)先設(shè)計(jì)的，或者是由于交互而形成的合作關(guān)系，但共同點(diǎn)是Agent要在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組織中承擔(dān)一定的角色，完成角色所規(guī)定的職責(zé)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在具體應(yīng)用中可能規(guī)模龐大、部署密集，所在環(huán)境可能多樣而動(dòng)態(tài)變化，整個(gè)系統(tǒng)控制漸趨復(fù)雜，需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)地調(diào)整。另外，不同的應(yīng)用對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要求不同，標(biāo)準(zhǔn)化的、規(guī)格化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)難以解決網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行與調(diào)度的復(fù)雜程度。按照CAS自組織原則構(gòu)建和運(yùn)行的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其行為模式可由大量相互作用的Agent來實(shí)現(xiàn)，各Agent可自主決策而不依賴于外部控制中心，因而具有更強(qiáng)的控制復(fù)雜性的能力，對(duì)于環(huán)境的隨機(jī)變化具有更為靈活的響應(yīng)特性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和演化是基于大量主體（Agent）各自的微觀決策，而少量Agent的失效或決策失誤將不會(huì)終止系統(tǒng)既定目標(biāo)的完成，因而自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的魯棒性和更強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境變化的能力。良好設(shè)計(jì)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織系統(tǒng)還具有更強(qiáng)的自行趨優(yōu)的能力，能夠不斷地完善和優(yōu)化其組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式。一個(gè)良好設(shè)計(jì)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織系統(tǒng)的宏觀演化是在反復(fù)迭代中不斷趨于優(yōu)化的，每一個(gè)Agent都遵循能夠保證網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)統(tǒng)一和穩(wěn)定的系統(tǒng)規(guī)范和行為準(zhǔn)則，并在此約束下決定其對(duì)策與后續(xù)行動(dòng)；各個(gè)Agent的決策與行動(dòng)是并行的，其通信的距離一般遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的宏觀特征尺度，而其信息往往是不完整的；每個(gè)Agent在決定其對(duì)策和行為時(shí)，除了根據(jù)其自身的狀態(tài)以外，一般還需了解鄰近Agent的狀態(tài)；整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有Agent各自的行為的總和，決定整個(gè)系統(tǒng)的宏觀行為。
3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織的概念模型
定義1:將特定應(yīng)用的某一時(shí)間t(t≥0)時(shí)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)的集合稱為一個(gè)自組織空間，記為S(t)，S(t)={xi|i>0,i∈N} 。
定義2:稱X(t)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織變?cè)?，定義域?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織空間S(t)，稱C{X(t)=xi}=ci(t), i=1,2,…為X(t)的自組織貢獻(xiàn)分布，其中ci(t)為在時(shí)間t(t≥0)所被賦予的一個(gè)實(shí)數(shù)，稱為節(jié)點(diǎn)xi的自組織貢獻(xiàn)率。滿足以下條件：(1)ci(t), i=1,2,…；(2)
為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所含節(jié)點(diǎn)數(shù)。在一個(gè)固定規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)常因能量不足或故障等原因退出網(wǎng)絡(luò)，n(t)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐步減少。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織依賴于多個(gè)子系統(tǒng)之間的相互作用，每一個(gè)子系統(tǒng)交互合作而表現(xiàn)為一定的角色，完成既定的任務(wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化使每一個(gè)子系統(tǒng)的角色常常不斷變化，自組織貢獻(xiàn)率用于量化衡量這些具有特定角色的子系統(tǒng)(節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)集)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的重要程度。對(duì)于特定的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在一定的時(shí)間區(qū)域，少數(shù)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)集的貢獻(xiàn)率越高意味著其重要程度越高，網(wǎng)絡(luò)自組織演化對(duì)其依賴性越大，從而降低了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和靈活性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)自組織貢獻(xiàn)率的較少差異意味著網(wǎng)絡(luò)對(duì)少數(shù)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)集的依賴性較小，因而網(wǎng)絡(luò)自組織演化具有更多的路徑選擇。
4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)微觀與宏觀演化機(jī)理及交互作用分析
4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)演進(jìn)基本模型
CAS理論認(rèn)為系統(tǒng)通過成員或主體自組織行為使系統(tǒng)形成了宏觀有序現(xiàn)象，有序是指系統(tǒng)內(nèi)部主體（微觀）之間有規(guī)則的聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)，其形成依賴于能量的運(yùn)動(dòng)和作用。自組織是多個(gè)子系統(tǒng)之間作用產(chǎn)生的整體現(xiàn)象和效應(yīng)，是通過系統(tǒng)的自發(fā)、自主地走向組織的一種結(jié)果和過程。在WSN系統(tǒng)中，基站、節(jié)點(diǎn)、目標(biāo)、 簇首領(lǐng)(自適應(yīng)自組織產(chǎn)生的隨機(jī)節(jié)點(diǎn)“領(lǐng)導(dǎo)”)等組成了網(wǎng)路骨架，它們之間通過相互識(shí)別的路由協(xié)議發(fā)生著交互作用，形成微觀與宏觀或局部與整體的有機(jī)統(tǒng)一。
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中遠(yuǎn)離所有節(jié)點(diǎn)處有一個(gè)固定基站(Bs)，所有簇首領(lǐng)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)給Bs。網(wǎng)絡(luò)中所有傳感器節(jié)點(diǎn)都是同類節(jié)點(diǎn)并具有相同的初始能量；節(jié)點(diǎn)都有足夠功率與其他節(jié)點(diǎn)和Bs進(jìn)行直接通信，具有控制發(fā)送功率的能力，有足夠的計(jì)算能力來支持信號(hào)處理和計(jì)算路由。傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心，即在每個(gè)采樣周期，所有節(jié)點(diǎn)都要采集數(shù)據(jù)傳送給首領(lǐng)。采樣周期由數(shù)據(jù)采集、將數(shù)據(jù)傳送給簇首領(lǐng)以及由簇首領(lǐng)將數(shù)據(jù)中繼給Bs三個(gè)階段組成。
4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)交互作用——路由協(xié)議
WSN 路由協(xié)議負(fù)責(zé)在簇首和傳感器節(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸數(shù)據(jù)，完成系統(tǒng)之間的聯(lián)系及交互作用。本文根據(jù)不同的具體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸模型,對(duì)目前的路由協(xié)議作了以下3種分類。
4.2.1 數(shù)據(jù)為中心路由
數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議采用基于屬性的命名機(jī)制來描述目標(biāo)數(shù)據(jù), 通過Bs向特定的區(qū)域發(fā)送查詢請(qǐng)求來獲取數(shù)據(jù)信息, 并在數(shù)據(jù)傳輸過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。一種典型方式是定向擴(kuò)散DD(directed diffusion)模型，它采用基于屬性的命名機(jī)制來描述數(shù)據(jù), 并加入了數(shù)據(jù)融合和緩存機(jī)制。DD 在運(yùn)行過程中包括路徑建立、數(shù)據(jù)發(fā)送和路徑增強(qiáng)3個(gè)階段。路徑建立階段主要是通過簇首領(lǐng)節(jié)點(diǎn)以廣播、多跳方式向網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)布興趣( interest) 消息, 每個(gè)節(jié)點(diǎn)緩存接收的興趣消息, 建立從源節(jié)點(diǎn)到Bs的梯度; 數(shù)據(jù)發(fā)送階段主要是將采集到的匹配數(shù)據(jù)通過梯度路徑發(fā)送到Bs節(jié)點(diǎn), 中間結(jié)點(diǎn)通過本地化規(guī)則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合; 而路徑增強(qiáng)階段主要是Bs在收到數(shù)據(jù)后向數(shù)據(jù)到達(dá)最快的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送增強(qiáng)消息, 依此類推, 建立一條從源節(jié)點(diǎn)到Bs節(jié)點(diǎn)的主路徑。如圖1所示。
4.2.2 層次路由
為了保證網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性且不降低服務(wù)質(zhì)量, 許多路由協(xié)議的設(shè)計(jì)中使用了分簇的思想,其典型基礎(chǔ)是基于LEACH 的。LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy) 的基本思想是以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇簇首領(lǐng)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn), 從而降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗、提高網(wǎng)絡(luò)通信安全，LEACH 協(xié)議每一輪循環(huán)可分為簇的建立和數(shù)據(jù)通信兩個(gè)階段。在簇的建立階段, 相鄰節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)地形成簇, 隨機(jī)產(chǎn)生簇首領(lǐng)，在數(shù)據(jù)通信階段, 簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)發(fā)送給簇首領(lǐng), 簇首領(lǐng)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合并把結(jié)果發(fā)給Bs節(jié)點(diǎn)。與節(jié)點(diǎn)直接與Bs通信相比, LEACH 協(xié)議的能效提高了7倍。
4.2.3 地理位置路由
在WSN 的許多應(yīng)用中,節(jié)點(diǎn)通常需要獲取其位置信息（如森林防火）。而在許多路由協(xié)議中, 通常也需要位置信息來計(jì)算兩個(gè)特定節(jié)點(diǎn)的距離以便估算所消耗能量。地理位置路由假設(shè)節(jié)點(diǎn)知道自己以及目的節(jié)點(diǎn)或者目標(biāo)區(qū)域的地理位置信息, 利用這些信息作為路由選擇的依據(jù), 節(jié)點(diǎn)按照一定策略轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到目的地。這樣查詢信息就會(huì)只發(fā)布到指定區(qū)域, 因此有效地減少了數(shù)據(jù)傳輸次數(shù), 節(jié)約了能耗。
5 從CAS角度研究WSN能源管理的思路
CAS思想提到了“流”、“標(biāo)識(shí)”、“內(nèi)部模型”和“構(gòu)件”等概念，標(biāo)識(shí)的作用在于實(shí)現(xiàn)交流，流的概念包括能量流和信息流。內(nèi)部模型和構(gòu)件的作用在于加強(qiáng)層次概念，其思路是把下一層次的內(nèi)容和規(guī)律作為內(nèi)部模型封裝起來，作為一個(gè)整體參與上一層次的內(nèi)容和規(guī)律“忽略”或“擱置”其內(nèi)部細(xì)節(jié)，而把注意力集中于這個(gè)構(gòu)件和其他構(gòu)件之間的相互作用和相互影響上。因?yàn)樵谏弦粚哟沃羞@種相互作用和相互影響是關(guān)鍵的起決定作用的主導(dǎo)因素。
根據(jù)CAS的思路可以將將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成若干簇，通信分簇進(jìn)行，不同簇的節(jié)點(diǎn)不直接通信。協(xié)議采用每個(gè)節(jié)點(diǎn)都只與自己的相鄰節(jié)點(diǎn)直接通信，通過多跳中繼將數(shù)據(jù)傳送給首領(lǐng)。
簇首領(lǐng)接收到所有節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)端Bs。因此，簇首領(lǐng)將比非首領(lǐng)節(jié)點(diǎn)消耗更多能量。如果簇首領(lǐng)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行期都固定不變，則會(huì)很快耗盡能量。且一旦首領(lǐng)節(jié)點(diǎn)失效，其余簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)都將失去作用。協(xié)議使簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)輪流充當(dāng)首領(lǐng)，充當(dāng)首領(lǐng)節(jié)點(diǎn)的能量消耗將平均分布在所有節(jié)點(diǎn)中。用戶一般并不需要網(wǎng)絡(luò)所采集的所有數(shù)據(jù)，這是因?yàn)椋?1)來自相鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是高度相關(guān)的，從而造成數(shù)據(jù)冗余；(2)用戶關(guān)注的是被監(jiān)測(cè)環(huán)境中所發(fā)生事件的高層表述。使用數(shù)據(jù)融合將來自不同節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)合并成一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。通過數(shù)據(jù)融合，可將每個(gè)采樣周期中簇首領(lǐng)向Bs發(fā)送數(shù)據(jù)的次數(shù)降低以節(jié)省功耗。在簇內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過多跳通信方式在節(jié)點(diǎn)間傳送，最終被首領(lǐng)接收。通過在簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)中形成一棵路由樹的方法來減少數(shù)據(jù)報(bào)在轉(zhuǎn)發(fā)過程中的總跳數(shù)。如此，能有效降低功耗，延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的生存期。
管理科學(xué)研究方法論一個(gè)重要觀點(diǎn)是必須把復(fù)雜系統(tǒng)當(dāng)作復(fù)雜系統(tǒng)，無線傳感器網(wǎng)自身特征符合復(fù)雜系統(tǒng)研究對(duì)象。本文從CAS理論視角對(duì)無線傳感器網(wǎng)研究進(jìn)行了方法論上的嘗試探討，以定性為主方式對(duì)無線傳感器網(wǎng)進(jìn)行了分析，同時(shí)為更深入研究無線傳感器網(wǎng)提供了可操作的思路。
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