物联网与泛在智能(2)

来源：RFID世界网　作者：谢东亮王羽　责任编辑：admin　发表时间:2011-12-24 20:55　

核心提示：无线传感器网络是一种新兴的、极具发展潜力的网络技术，这种网络可以将大量简单的节点大冗余地随机部署在人迹罕至的恶劣环境中，节点之间通过自组织的组网，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种复

无线传感器网络是一种新兴的、极具发展潜力的网络技术，这种网络可以将大量简单的节点大冗余地随机部署在人迹罕至的恶劣环境中，节点之间通过自组织的组网，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种复杂环境或监测对象的信息，并对这些信息进行网内处理，从而获得详尽而准确的信息并传送给感兴趣的观测者。作为沟通客观物理世界和主观感知世界的载体与桥梁，无线传感器网络将是一种全新的信息获取和处理技术，是信息感知和采集的一场革命。

无线传感器网络的研究始于美国，最早是由美国国防部高级研究计划局（DARPA）为军事应用而发起的。无线传感器网络目前已是美国网络通信和信息处理领域的热点研究之一，正步入一个高速发展的上升时期。欧盟在2007年的IST第七框架中将无线传感器网络列为网络化嵌入式控制系统的重要研究目标之一；韩国的IT839计划也将“无处不在的传感器网络”列为三大尖端基础设施的建设内容；日本的e-JAPAN和U-JAPAN战略将传感器网络列为在2010年需要实现的下一代信息和通信技术（ICT）社会的远景目标之一。

2 传感网关键技术及发展现状

2.1 节点技术

节点技术是无线传感器网络研究与应用的基础，所有与无线传感器网络相关的协议、机制、算法等都需要在节点上得以实现才具有实际意义。因此，节点的设计和实现，是影响整个网络系统的功能、性能以及投入成本的最主要因素。

目前无线传感器网络大都采用通用嵌入式平台作为网络节点，例如Crossbow的Mica系列以及Telos系列节点。它们的特点是采用通用的CPU来外接传感器、射频芯片等外设以此构成传感器节点，并以软件开发为主要开发手段。由于有TinyOS等操作系统的支持，使得围绕此类节点的研发相对容易。但是由于节点上的硬件已经固定，使得研发的灵活性有限，并不能在物理设计上进行改进来减少节点的体积、成本和功耗。并且由于节点的处理能力有限，很难进行复杂程序的开发。

无线传感器网络的应用需求虽然多种多样，但大都要求网络节点具备低功耗、低成本、小体积、布设方便、工作可靠等关键性能。采用片上系统集成技术的节点通过高度集成化及在物理设计上进行改进以减小体积、成本和功耗，并设计无线传感器网络专用的体系结构以提高计算效率和计算能力，是从根本上解决低功耗、低成本和小体积的技术途径，将能代表未来节点技术的发展趋势。

2.2 网络协议与组网技术

在无线传感器网络研究应用中，协议栈的设计直接决定着节点自组织方式、通信性能以及异构网络互联和接入方式。在网络资源受限情况下保持其能量有效性、可扩展性、传输可靠性等是该技术研究目的之一。中国和国际上研究无线传感器网络协议栈和自组网技术大体上分可为两类：基于非IP的协议栈设计和基于IP的协议栈设计。

基于非IP的协议栈设计以Zigbee 协议栈和Sensor-Net协议栈为代表。Zigbee协议是由Zigbee联盟提出的低能耗、低功率、可靠的无线网络标准；而Sensor-Net是一种针对传感器网络设计的体系结构，在完成能量管理、系统管理、时间同步、发现以及安全等任务时，采用了跨层设计的方法，通过各层间的相互协作使系统达到良好的管理控制效果。

目前基于IP的协议栈设计较少，主要以NanoStack、PhyNet和IPv6微型传感路由器为代表。NanoStack 是基于6LoWPAN的嵌入式传感器网络软件项目，该协议栈包括用户数据包协议/控制报文协议（UDP/ICMP）、6LoWPAN IPv6协议、IEEE802.15.4 媒体访问控制协议（MAC）等。由于IPv6支持的数据包容量远远大于IEEE802.15.4最大的帧容量，因此在网络层和数据链路层之间设计、添加了适配层，实现IP数据包的分片和重组，以适应低速率的传输限制要求。PhyNet协议栈是基于互联网工程任务组（IETF）工作组6LoWPAN标准制定的在无线个域网环境下实现IP通信的产业标准方案。该协议栈以IETF工作组提出的6LoWPAN标准为核心技术，严格支持IEEE802.15.4物理层及MAC层协议。(责任编辑：admin)

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