無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展(精)

1、第 9卷第 6期 2011年 12月實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)Experiment Science and Technology Vol.9No.6Dec.2011·計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用 ·收稿日期 :20110413;修改日期 :20110830基金項(xiàng)目 :中央與地方共建特色優(yōu)勢(shì)學(xué)科專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目 :網(wǎng)絡(luò)通信與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。輪詢(xún)系統(tǒng)理論演進(jìn)及應(yīng)用控制協(xié)議研究 （61072079。作者簡(jiǎn)介 :丁洪偉（1964,男,博士,副教授,研究方向?yàn)橥ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)工程。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展丁洪偉,趙東風(fēng) ,高揚(yáng)水 ,趙南山（云南大學(xué)信息學(xué)院,昆明 650091摘要:20世紀(jì) 90年代以來(lái) ,隨著

2、現(xiàn)代微電子技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的進(jìn)步以及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展 ,使得具有感知、計(jì)算和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信能力的傳 感器以及由其構(gòu)成的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)引起了人們的極大關(guān)注。傳感器網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是 21 世紀(jì)最重要的技術(shù)之一 ,它將對(duì)人們的社會(huì)生活和產(chǎn)業(yè)變革帶來(lái)極大的影響和產(chǎn) 生巨大的推動(dòng)作用。文中介紹了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史,組成,體系結(jié)構(gòu) ,特征及應(yīng)用等 ,并重點(diǎn)介紹了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的研究熱點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù) ,同時(shí)還對(duì)其研究現(xiàn) 狀和發(fā)展前景做了介紹。關(guān)鍵詞:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) ;能量有效性;MAC 協(xié)議;自組織中圖分類(lèi)號(hào) :TN926文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):16724550(20110600260

3、4Research Progress of Wireless Sensor NetworkDING Hong-wei ,ZHAO Dong-feng ,GAO Yang-shui ,ZHAO Nan-shan(School of Information ,Yunnan University ,Kunming 650091,ChinaAbstract :Science 1990s ,with the progress of the modern microelectronics technology 、 wireless communication technology 、computernet

4、work technology and Internet rapid development ,the sensors that possess the capability of the perceptio、n calculation 、wireless net-work communication and the wireless sensor network which is consisted by sensors induce people's great concern Sensor network is considered one of the most importa

5、nt technologies in the 21st century ,it will bring enormous influence and produce tremendous role in promoting on the people's social life and industrial and industrial revolution This article describes the development history、 composi-tion 、 structure 、 character and application of the wireless

6、 sensor network ,and focuses on the reach hot and key technologies ,at the same time also introduces reach current situation and development prospect in the wireless sensor network Key words :wireless sensor network ;power efficiency ;MAC protocol ;ad-hoc無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究起源于 20世紀(jì) 70年代,該時(shí)期的傳感器網(wǎng)絡(luò)只能捕獲 單一信號(hào) ,且

7、傳感器節(jié)點(diǎn)之間也只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。隨著 WSN 技術(shù)的不斷 進(jìn)步和成熟 ,WSN 逐漸被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域應(yīng)用中 ,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) 解決的關(guān)鍵問(wèn)題是執(zhí)行效果和服務(wù)質(zhì)量 (QoS 保證為了克服無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中遇到1的諸多限制 ,人們提出了許多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法 ,其中跨層設(shè)計(jì)法已被證明是傳感 器網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方法 2。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中 ,節(jié)點(diǎn)攜帶有限的能量成了網(wǎng)絡(luò)生存期的瓶頸。多域協(xié) 作策略是很好解決該瓶頸的一種方法 3。MIT 技術(shù)評(píng)論將 WSN 列于 10種改變未來(lái)世界新興技術(shù)之首。 WSN 的 發(fā)展和廣泛應(yīng)用 ,將對(duì)人們的社會(huì)生活和產(chǎn)業(yè)變革帶來(lái)極大的影響 ,并產(chǎn)生巨

8、大的推動(dòng)作用。世界各國(guó)都對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出 了極大的興趣 ,紛紛展開(kāi)了該領(lǐng)域的研究工作。我國(guó)政府十分關(guān)注無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) 的發(fā)展 ,2006年初發(fā)布的國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要為信息技術(shù)確定 了 3個(gè)前沿方向 ,其中 2個(gè)與 WSN 的研究直接有關(guān) ,即智能感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 4。1WSN 的特點(diǎn)WSN 是一種無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò) ,由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。這些傳感器節(jié)點(diǎn)在 高效的 MAC 協(xié)議和路由協(xié)議控制下組織形成專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 5。傳感器節(jié)點(diǎn)可對(duì)環(huán)境的溫度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力等物理量進(jìn)行采集和處理 ,獲得詳細(xì)準(zhǔn)確的信息。節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將信息送到基站 , 基站再通過(guò)衛(wèi)星或因特網(wǎng)將

9、信息送到用戶(hù) 6。WSN 具有以下特點(diǎn) :(1能量效率。傳感器節(jié)點(diǎn)必須具有高效率 能量,有限的能量決定了傳感器節(jié)點(diǎn)的生存期。給 第 9 卷第 6 期丁洪偉 ,等 : 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展 成千上萬(wàn)個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)充電是難以實(shí)現(xiàn)的 ,因此每 個(gè)節(jié)點(diǎn)都應(yīng)具有很高的能量效率 7 。(2多跳。有的傳感器節(jié)點(diǎn)可能無(wú)法直接和 基站通信 ,要解決這個(gè)問(wèn)題就是通過(guò)多跳通信。(3分布式處理。傳感器節(jié)點(diǎn)使用濾波器和 數(shù)據(jù)合并的算法收集從環(huán)境中獲得的數(shù)據(jù) ,最后將 它們轉(zhuǎn)變成信息。(4 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性強(qiáng) ,無(wú)線(xiàn)傳感器 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常有節(jié)點(diǎn)失效或新節(jié)點(diǎn)加入。因此傳感器網(wǎng) 絡(luò)的硬件必須具有高健壯性和容錯(cuò)性 8 。 2WS

10、N 節(jié)點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)2.1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、處理模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊和能量供應(yīng)模塊 4 個(gè)部分組成。傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。節(jié)點(diǎn)為不 同的傳感器提供可擴(kuò)展接口 ;處理模塊負(fù)責(zé)控制傳 感器節(jié)點(diǎn)的操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和處理來(lái)自 其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù) ,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全、通信協(xié)議、同步 定位、功耗管理、任務(wù)管理等功能 ;無(wú)線(xiàn)通信模塊 負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線(xiàn)通信 ,交換控制消息和 收發(fā)采集信息 ;能量供應(yīng)模塊提供傳感器節(jié)點(diǎn)運(yùn)行 所需的電源。傳感器節(jié)點(diǎn)的總體框架如圖 1 所示圖 1 傳感器節(jié)點(diǎn)總體框圖2.2傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)WSN體系具有二維結(jié)構(gòu) ,如圖 2所示,

11、分為橫向的通信協(xié)議層和縱向的傳感器網(wǎng)絡(luò)管理面。通信協(xié)議層劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)管理面劃分為能耗管理、移動(dòng)管理以及任務(wù)管理 9圖 2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)二維圖物理層負(fù)責(zé)頻率選擇、載頻生成、信號(hào)檢測(cè)、調(diào)制和數(shù)據(jù)加密等 10 。WSN 物理層的協(xié)議和算法性能決定能量消耗和網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間 ,在 WSN 物理層設(shè)計(jì)中 , 研究重點(diǎn)一般集中在低功耗無(wú)線(xiàn)電設(shè)計(jì)、帶功率意識(shí)的傳輸機(jī)制和調(diào)制機(jī)制。未來(lái) WSN 物理層研究工作應(yīng)在低功耗的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備方面進(jìn)行創(chuàng)新 ,研發(fā)超帶寬技術(shù)用于 通信,開(kāi)發(fā)出減少同步和能量消耗調(diào)制機(jī)制、確定最佳的傳輸功率、建立更加節(jié)能 的協(xié)議和算法 11 。

12、數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的多路復(fù)用、數(shù)據(jù)幀監(jiān)測(cè)、媒體接入控制 (MAC 和差錯(cuò) 控制,確保通信網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的可靠連接。 WSN 數(shù)據(jù)鏈路層主要有媒 體接入和錯(cuò)誤控制 2 種策略。用于無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的 MAC 控制協(xié)議主要分為 2大類(lèi), 隨機(jī)多址接入控制協(xié)議及輪詢(xún)多址接入控制協(xié)議?，F(xiàn)分別對(duì)這 2 類(lèi)控制協(xié)議進(jìn)行重 點(diǎn)介紹 12。隨機(jī)多址接入控制協(xié)議采用用戶(hù)隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)信道資源 ,控制靈活 ,且能保證小用戶(hù) 數(shù)有較高的傳輸效率。各用戶(hù)終端隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)信道是隨機(jī)多址系統(tǒng)的最大特點(diǎn)13 。目前已廣泛應(yīng)用的隨機(jī)多址協(xié)議有 2 類(lèi):完全隨機(jī)多址接入?yún)f(xié)議 (ALOHA 多址和載 波偵聽(tīng)多址 (CSMA 。隨機(jī)

13、多址協(xié)議主要關(guān)注穩(wěn)態(tài)情況下系統(tǒng)的通過(guò)率和時(shí)延性能 和系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題 14。研究人員提出了許多 WSN的 MAC 協(xié)議,但不管是哪一 種協(xié)議,它們都是基于 ALOHA 和CSMA 這 2種隨機(jī)多址機(jī)制。 WSN的 MAC 層協(xié) 議設(shè)計(jì)重點(diǎn)是 :傳輸功耗 ,吞吐量和服務(wù)質(zhì)量 15。SMAC 是 WSN 協(xié)議族中較早提出 的一種減少能量損耗的協(xié)議。在減少能量損耗的協(xié)議中 ,還有與概率檢測(cè)相結(jié)合的 技術(shù),如:概率檢測(cè)與 1堅(jiān)持聯(lián)合控制的多通道隨機(jī)多址接入 MAC 控制協(xié)議 (PD- PMRM 。該協(xié)議采用了固定休眠和動(dòng)態(tài)休眠相結(jié)合的技術(shù) ,在多通道負(fù)載均衡的情 況下保證系統(tǒng)降低能耗。提高系統(tǒng)吞吐量和

14、提高 QoS 的協(xié)議分別有 MC-LMAC 和 PSIFT協(xié)議。 MC-LMAC 協(xié)議:A multi-channel MAC protocol for wireless sensor network 協(xié)議。該協(xié)議是基于調(diào)度的多信道 MAC 協(xié)議,能很好地提高的吞吐量。 PSIFT 協(xié)議是一種基于載波偵聽(tīng)多址訪(fǎng)問(wèn)的 MAC 協(xié)議,它通過(guò)為每一個(gè)業(yè)務(wù)類(lèi)型改 變幀間空間 (IFS和競(jìng)爭(zhēng)窗口 (CW 的大小來(lái)提供業(yè)務(wù)分化。無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的另一類(lèi) MAC 控制協(xié)議是輪詢(xún)72實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù) 2011年 12月多址接入控制協(xié)議。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載比較大時(shí) ,只依靠隨機(jī)多址接入技術(shù)維護(hù)網(wǎng)絡(luò) 性能是比較困難的。在這種情

15、況下 ,輪詢(xún)多址系統(tǒng)方式就能體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。輪詢(xún)多址 系統(tǒng)是一個(gè)多隊(duì)列單服務(wù)器系統(tǒng) ,服務(wù)器以一種固定的循環(huán)順序來(lái)訪(fǎng)問(wèn)這些隊(duì)列。 基本的輪詢(xún)系統(tǒng)可分為門(mén)限服務(wù)型、完全服務(wù)型和限定服務(wù)型3 種模型。近幾年 ,關(guān)于輪詢(xún)系統(tǒng)的拓展研究都基本上源于上述 3 種模型。限定服務(wù) (K=1 輪詢(xún)系統(tǒng)有 較好的公平性服務(wù)特性 ,但信息分組的等待時(shí)延長(zhǎng) ;完全服務(wù)輪詢(xún)系統(tǒng)的信息分組的 等待時(shí)延最短 ,服務(wù)的公平性較差。門(mén)限服務(wù)輪詢(xún)系統(tǒng)的特性居于前兩者之中。在 實(shí)際的通信網(wǎng)絡(luò) MAC 控制協(xié)議中 ,大多數(shù)采用的是多種輪詢(xún)系統(tǒng)的混合控制系統(tǒng)。 最新的輪詢(xún)系統(tǒng)混合控制系統(tǒng)的研究有多級(jí)門(mén)限服務(wù)輪詢(xún)系統(tǒng) MAC 離散時(shí)間控制

16、 協(xié)議模型分析 16、服務(wù) 2 類(lèi)業(yè)務(wù)的輪詢(xún)系統(tǒng)性能分析等 17。輪詢(xún)系統(tǒng)研究了系 統(tǒng)的平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、平均循環(huán)周期、信息分組的平均等待時(shí)延等。輪詢(xún)系統(tǒng)可以很 好地解決通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的突發(fā)性和負(fù)載的均衡性 ,為其提供優(yōu)質(zhì)的 QoS服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)端節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)透明傳送 ,功能包括尋址和路由選擇 ,連接建立、 保持和終止。 WSN 的路由協(xié)議與傳統(tǒng)的路由協(xié)議最大的區(qū)別是 ,傳感器節(jié)點(diǎn)沒(méi)有 IP 地址,所以基于 IP的路由協(xié)議是不適用于 WSN的。研究人員提出了許多 WSN 的路 由協(xié)議,這些路由協(xié)議重點(diǎn)考慮方面都是能量效率和傳輸流。在 WSN網(wǎng)絡(luò)層中 ,要 研究 2種路由方法 :基于位置的路由和基

17、于簇的路由。 WSN網(wǎng)絡(luò)層未來(lái)研究的問(wèn)題 應(yīng)是解決網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全、 QoS、和動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由。在可移動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域中的傳 感器節(jié)點(diǎn)需要有能解決拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化和可靠傳輸問(wèn)題的新路由協(xié)議。傳輸層提供可靠的源地址和基站數(shù)據(jù)傳輸。 WSN 的傳輸層協(xié)議應(yīng)該支持多種 應(yīng)用、變量的可靠性、數(shù)據(jù)包丟失的恢復(fù)、和擁塞控制機(jī)制。 WSN 的主要目標(biāo)是 通過(guò)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的擁塞和可靠的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸 ;WSN 的傳輸層協(xié)議仍然 還有待深入研究 ,比如跨層協(xié)作、擁塞控制、和公平性 ;跨層協(xié)作可以提高傳輸協(xié)議 的性能 ;擁塞控制機(jī)制集中于信道的管理 ,當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí) ,解決辦法是對(duì)源地址的數(shù)據(jù) 率進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整 ;

18、傳輸層協(xié)議保證傳感器節(jié)點(diǎn)間公平性的辦法是分配帶有優(yōu)先權(quán) 的數(shù)據(jù)包。經(jīng)常發(fā)生變化的拓?fù)?WSN 確保公平性的問(wèn)題還沒(méi)有廣泛的探索。盡管現(xiàn)在 WSN 的許多應(yīng)用領(lǐng)域已被定義 ,但其潛在的應(yīng)用層協(xié)議仍然是一個(gè)很 大的未開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。目前有 3 種可能的應(yīng)用層協(xié)議 :傳感器管理協(xié)議 (SMP、任務(wù)分 配和數(shù)據(jù)詢(xún)問(wèn)協(xié)議 (TADAP 以及傳感器詢(xún)問(wèn)和數(shù)據(jù)傳播協(xié)議 (SQDDP。這 3 種協(xié)議 都是開(kāi)放性的協(xié)議。雖然這 3 種協(xié)議有很好的服務(wù)能力 ,但是其他的應(yīng)用層協(xié)議仍 然需要被深入開(kāi)發(fā)以提供高性能的服務(wù)。下面介紹能量管理、移動(dòng)管理、任務(wù)管理。能量管理負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)如何使用 它的能量。移動(dòng)管理用來(lái)監(jiān)測(cè)并記

19、錄傳感器的移動(dòng) ,以致到達(dá)用戶(hù)的路由能夠一直 被保存下來(lái)。任務(wù)管理負(fù)責(zé)平衡和安排對(duì)特定區(qū)域的感應(yīng)任務(wù),并非在一個(gè)區(qū)域中所有的節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間執(zhí)行感應(yīng)任務(wù)。有了這些管理界面 ,使得傳感器節(jié)點(diǎn)以節(jié)能 的方式進(jìn)行協(xié)同工作 ,在移動(dòng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù) ,分享資源。3WSN 研究的關(guān)鍵問(wèn)題3.1時(shí)間同步技術(shù)時(shí)間同步技術(shù)是完成實(shí)時(shí)信息采集的基本要求 ,也是提高定位精度的關(guān)鍵手 段。常用方法是通過(guò)時(shí)間同步協(xié)議完成節(jié)點(diǎn)間的對(duì)時(shí) ,通過(guò)濾波技術(shù)抑制時(shí)鐘噪聲 和漂移。備受關(guān)注的方法是利用耦合振蕩器的同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無(wú)狀態(tài)自然同步方 法。這是一種高效的、可無(wú)限擴(kuò)展的時(shí)間同步新技術(shù)。3.2 節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)WSN 的定

20、位是指自組織網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定方法提供節(jié)點(diǎn)位置信息。這種自組織網(wǎng) 絡(luò)定位分為自身定位和目標(biāo)定位。 WSN 是電池供電的自組織多跳網(wǎng)絡(luò) ,電能和有效 帶寬受到很大的限制 ,因此 ,在定位服務(wù)方面有一些特有的技術(shù)指標(biāo) :功耗、占用帶 寬、節(jié)點(diǎn)密度、可擴(kuò)展性和魯棒性等。3.3容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)WSN 容錯(cuò)是指網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)的某些部件發(fā)生故障時(shí) ,網(wǎng)絡(luò)仍然能夠完 成指定的任務(wù)。 WSN 是一個(gè)新興的研究和工程領(lǐng)域 ,處理特定問(wèn)題的最優(yōu)方法還不 明確。 WSN的技術(shù)和預(yù)期應(yīng)用還在快速地變化著 ,所以在特定傳感器網(wǎng)絡(luò)中容錯(cuò)處 理還難以預(yù)見(jiàn)。3.4 安全設(shè)計(jì)技術(shù) 由于無(wú)線(xiàn)信道的廣播特性和自組織的組網(wǎng)特性82第 9

21、 卷第 6 期丁洪偉 ,等 : 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展都使得傳感器網(wǎng)絡(luò)容易受到被動(dòng)攻擊和主動(dòng)攻擊。另外傳感器網(wǎng)絡(luò)還面臨一種 不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的攻擊行為 能量消耗攻擊 :攻擊者通過(guò)發(fā)起不必要的通信 ,剝 奪能量受限節(jié)點(diǎn)的睡眠 ,達(dá)到快速消耗節(jié)點(diǎn)電能的目的。在這種攻擊下 ,關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的 能量被耗盡 ,可以導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信崩潰。4WSN 的應(yīng)用4.1WSN 在醫(yī)療健康方面的應(yīng)用哈佛大學(xué)的一個(gè)研究小組利用 WSN 構(gòu)建了一個(gè)醫(yī)療監(jiān)測(cè)平臺(tái)。利用 WSN 技 術(shù),病人便可擺脫線(xiàn)纜的束縛 ,自由活動(dòng) ,醫(yī)生手持 PDA,可以隨時(shí)接收?qǐng)?bào)警消息或查 詢(xún)病人狀況。該系統(tǒng)已經(jīng)在波士頓附近的醫(yī)院里進(jìn)行測(cè)試。4.2WSN

22、在農(nóng)業(yè)及環(huán)境方面的應(yīng)用WSN 在農(nóng)業(yè)及環(huán)境的應(yīng)用包括 :對(duì)影響農(nóng)作物的環(huán)境的監(jiān)控 ,對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)等小 動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的追蹤 ,對(duì)海洋、土壤、大氣成分的探測(cè) ,對(duì)森林防火的監(jiān)測(cè) ,對(duì)污染的監(jiān)控 , 對(duì)降雨量 ,河水水位 ,洪水的監(jiān)測(cè)等。4.3WSN 在工業(yè)安全方面的應(yīng)用北京郵電大學(xué)的研究人員開(kāi)展了煤礦瓦斯報(bào)警和礦工定位無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 的研究 ,一個(gè)節(jié)點(diǎn)上包括了溫濕度傳感器、瓦斯傳感器、粉末傳感器等。傳感器網(wǎng) 絡(luò)經(jīng)防爆處理和技術(shù)優(yōu)化后 ,可用于危險(xiǎn)工作環(huán)境 ,煤礦工作的員工及其周?chē)h(huán)境將 可以得到隨時(shí)監(jiān)控。5總結(jié)與展望本文主要介紹了 WSN 的特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)、研究熱點(diǎn)、及應(yīng)用。通過(guò)對(duì) WSN 技術(shù)方

23、面的總結(jié) ,發(fā)現(xiàn) WSN 要真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模地應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面 ,還有 許多重要問(wèn)題和技術(shù)亟待研究人員去研究和解決。經(jīng)過(guò) 10 余年的醞釀、嘗試、和 爭(zhēng)論,WSN研究的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)逐漸明晰。由于 WSN 應(yīng)用前景非常誘 人 ,它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療等領(lǐng)域具有巨大的運(yùn)用價(jià)值 ,而且在未來(lái)還會(huì) 在許多新興領(lǐng)域體現(xiàn)其巨大的優(yōu)越性。 WSN 這一新興技術(shù)將為人們提供一種全新 的獲取信息、處理信息的途徑。 WSN 的發(fā)展對(duì)國(guó)家和社會(huì)來(lái)說(shuō)意義重大 ,國(guó)內(nèi)外對(duì) 于 WSN 的研究正熱烈開(kāi)展 ,因此國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該抓住商機(jī) , 加大投入力度 ,推動(dòng)整個(gè) WSN 行業(yè)的發(fā)展。參考文獻(xiàn)1Yig

24、itel M A,Ozlem Durmaz Incel,Cem Ersoy QoS-awareMAC protocols for wireless sensor networks:A surveyJComputer Networks,2011(SUPPL.:1 232Lucas D P,Mendes Joel J,Rodrigues P C A survey oncross-layer solutions for wireless sensor networksJ NowLive Sciverse Science Direct,2011,34(2:523534 3Kemal Bicakci,B

25、ulent Tavli Prolonging network lifetimewith multi-domain cooperation strategies in wireless sensornetworksJAd Hoc Networks,2010,8(6:5825964李曉維,徐勇軍,任豐原無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) M 北京:北京理工大學(xué)出版社 ,2007:12,1641675趙東風(fēng) ,丁洪偉 ,李遠(yuǎn)壯 , 等無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教程M 昆明:云南大學(xué)出版社 ,2011:16丁洪偉 ,趙東風(fēng),黃毛毛新型隨機(jī)多址接入無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 控制協(xié)議與能量有效性分析 J 通信學(xué)報(bào),2010,31(2:51577Vieira M A M,Coelho C N,Jr Silva da,et alSurveyon wireless sensor network devicesJ Emerging Technolo-gie