1、网络拓扑控制
无线传感器网络是自组织的，网络拓扑具有重要的意义，如果有一个很好的网络拓扑控制管理机制，对于提高路由协议和MAC协议效率是很有帮助的，还能够延长网络寿命。
目前传感器网络拓扑控制主要的研究方向是在满足网络覆盖度和连通度的情况下，通过选择路由路径，生成一个能高效转发数据的网络拓扑结构。拓扑控制又分为两种，分别是节点功率控制和层次型拓扑控制。功率控制是控制每个节点的发射功率，在满足网络连通度的情况下，减少节点发射功率，均衡节点单跳可达的邻居数目。而层次型拓扑控制采用分簇机制，有一些节点作为簇头，它将作为一个簇的中心，簇内每个节点的数据都要通过它来转发。
2、网络协议
因为传感器节点的计算能力、存储能力、通信能力、携带的能量有限，每个节点都只能获得局部网络拓扑信息，在节点上运行的网络协议也要尽可能的简单。传感器拓扑结构的变化和网络资源的不断变化，对网络协议提出了更高要求，目前研究的重点主要集中在网络层和数据链路层上。
网络层的路由协议决定监测信息的传输路径，好的路由协议不但能考虑到每个节点的能耗，还能够关心整个网络的能耗均衡，能够延长网络的生存期。目前已经提出了一些比较好的路由机制，例如基于地理位置的路由协议和基于查询的路由协议。
数据链路层的介质访问控制即MAC协议用来控制传感器节点的通信过程和工作模式，确保数据包能正确发送和接收。设计无线传感器网络的MAC协议首先要考虑的是节省能量和可扩展性，公平性和带宽利用率是其次才要考虑的。MAC层能量消耗主要发生在空闲侦听、碰撞重传和接收不需要的数据等方面。为了减少能量消耗，MAC协议通常采用侦听/睡眠交替的侦听机制，根据需要选择侦听或者睡眠。MAC协议的研究也主要在如何减少上述3种情况，从而降低能量消耗以延长网络和节点寿命。
近期提出了SMAC、TMAC和Sift等基于竞争的MAC层协议，DEANA、TRAMA和DMAC等时分复用MAC协议，以及CSMA/CA与CDMA相结合，TDMA和FDMA相结合的协议。无线传感器网络的网络协议往往根据应用的特征而定，没有一个能够高效适用于所有应用的协议。
3、网络安全机制
与其他无线网络一样，安全问题是无线传感器网络考虑的重点问题。传感器网络存在窃听、恶意路由、消息篡改等安全问题，特别是在一些无线安防网络、军事上对地区进行监视等部署无线传感器网等应用，安全问题尤为突出。安全问题可以总结为：信息被非法用户截获、一个节点遭破坏、识别伪节点、如何向已有传感器网络添加合法的节点等4个方面。
无线传感器网络面临的安全问题在各个协议层都应充分考虑，每个层次研究的侧重点不同，为了保证数据和任务的安全传递和融合，无线传感器网络需要实现一些基本的安全机制，主要从两个方面考虑：
一方面是从维护路由安全的角度出发，寻找尽可能安全的路由以保证网络的安全。如果路由协议被破坏导致传送的消息被篡改，那么对于应用层上的数据包来说没有任何安全性可言。例如，一种叫做“有安全意识的路由”的方法被提出，其基本思想是找出真实值和节点之间的关系，然后利用这些真实值来生成安全的路由。
另一方面是把重点放在安全协议方面，例如假定传感器网络的任务是为高级政要人员提供安全保护，提供一个安全解决方案将为解决这类安全问题带来一个普适的模型。在具体的技术实现上，先假定基站总是正常工作的，并且总是安全的，满足必要的计算速度、存储器容量，基站功率满足加密和路由的要求，通信模式是点到点，通过端到端的加密保证了数据传输的安全性。
4、时间同步
在分布式无线传感器网络应用中，每个传感器节点都有自己的本地时钟，不同节点的晶振频率存在着偏差，各种干扰也会导致节点间的运行时间偏差，而无线传感器网络作为一个分布式协同工作的网络系统，各个节点需要相互配合，要求节点间的时钟必须保持同步。
首先，传感器节点需要彼此并行操作和协作，以完成复杂的监测任务。例如，在车辆跟踪系统中，传感器节点记录车辆位置和时间，传递给网关汇聚节点，以这些信息判断车辆位置和速度，如果缺少时间同步，则会出现判断错误。
其次，许多节能方案需要时间同步来实现。例如，传感器可以根据实际情况进行休眠，在需要时再唤醒，在这种模式下，网络节点应在同时休眠或唤醒，即节点接收器不能在数据到来时关闭。
NTP（Network Time Protocol）协议是互联网中普遍采用的同步协议，但是它只适合结构稳定、链路很少失败的有线网络系统。此外，GPS和无线测距技术也可以提供网络的全局时钟同步。但是基于无线传感器网络的特点，节点体积、造价成本、能耗等都会约束时间同步机制。
目前已经提出了多个时间同步机制，RBS、TINY/MINI-SYNC和TPSN是3个基本的同步机制，RBS协议是基于接收者和接收者的时钟同步，节点以自己的时钟记录事件，随后用第三方广播的基准时间加以校正，精度依赖于对这段间隔时间的测量。TNY/MINI-SYNC协议是简单的同步机制，它假设时钟漂移遵循线性变化，则两个节点的时间偏移也是线性的，可以通过交换时标分组来估计两个节点间的最优匹配偏移量。TPSN协议采用层次结构实现整个网络的节点时间同步，所以节点按照层次结构进行逻辑分级，基于发送者和发送者的节点对方式，每个节点能够与上一级节点的某个节点同步，最终实现与根节点的时间同步，这种同步机制应用在确定来自不同节点的监测事件的先后关系时有足够的精度。设计高精度的时钟同步机制是无线传感网络设计和应用中的一个技术难点，精简NTP协议的实现复杂度，将其移植到无线传感器网络中来也是一个有价值的研究课题。
5、定位技术
在无线传感器网络应用中，位置信息是传感器节点采集数据中不可或缺的一部分，否则采集到数据可能不具有任何意义。节点定位是确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置，在军事侦察、环境检测、紧急救援等应用中尤其重要。节点定位分为集中定位方式和分布定位方式。定位机制也必须要满足自组织性、鲁棒性、能量高效和分布式计算等要求。
定位技术也主要有两种方式：基于距离的定位和距离无关的定位。其中基于距离的定位对硬件要求比较高，通常精度也比较高。距离无关的定位对硬件要求较小，受环境因素的影响也较小，虽然误差较大，但是其精度已经足够满足大多数传感器网络应用的要求。
目前最常用的定位技术是全球定位系统GPS（Global Position System），它通过卫星的授时和测距来对用户节点进行定位，具有较高的精度和实时性，而且其抗干扰能力也比较强，但是其用户节点能耗高、体积大、成本也比较高。
6、数据融合
在无线传感器网络应用中，由于采集到了大量的冗余数据，又由于能量和带宽的限制，各个节点单独把数据传输给汇聚节点并不合适，因此提出了“数据融合”技术，该技术在传感器节点收集数据的过程中，利用本地计算和存储能力将数据进行融合，对收集到的多余数据进行处理，去除出冗余信息，生成更符合需求的数据，从而达到节省能量的目的。
总的来说，数据融合技术具有以下作用：
（1）节省能量：为保证整个网络的可靠性，配置节点是考虑了一定冗余的，如果把数据全部传输，只会消耗更多的能量，而不会得到更多的信息，因此需要数据融合消除冗余数据。
（2）获取更准确信息：由于受到环境变化影响，来自单个节点的数据有着不可靠性，通过对同一区域节点的数据进行融合，可以有效的获得更高的信息精度和可信度。
（3）提高信息收集效率：通过数据融合，可以减少数据传输量，降低网络传输的拥塞可能性，也能够降低传输延时，减少数据碰撞等，可以有效的提高网络收集信息效率。
数据融合可以在多个层次中进行。在应用层中，可以应用分布式数据库技术，对数据进行逐步筛选，达到融合效果。在网络层中，很多路由协议结合了数据融合技术来减少数据传输量。MAC层也能减少发送冲突和头部开销来达到节省能量的目的，同时也不能损失时间性能和信息完整性。当然，数据融合是以牺牲延时等代价来换取能量的节约。
7、数据管理
从数据存储的角度来看，无线传感器网络可以看作分布式的数据库，以数据库的方式在传感器网络中进行数据管理，可以使用户只关心数据查询和逻辑结构，尽管在某种程度上影响了执行效率，但是也可以显著的增强了无线传感器网络的易用性。
传感器网络的数据管理系统的结构主要有集中式、半分布式、分布式和层次式结构，目前大多数研究集中于半分布式结构，无线传感器网络中的数据存储采用网络外部存储、本地存储和以数据为中心的存储3种方式，其中以数据为中心的存储在通信效率和能耗方面取得良好折中。
8、相关硬件技术
计算机应用系统的输入硬件主要是各种传感器，传感器技术的发展能够使计算机功能发挥出更加充分的作用，只有传感器与计算机技术共同发展，才能设计出真正实用的系统。
随着大规模集成电路技术的发展，把中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器/计数器以及各种输入输出控制器都集中到同一芯片上，构成稳定而可靠，价格低廉的嵌入式计算机系统，为无线传感器网络技术的发展提供了必要基础。
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