無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分析與實(shí)現(xiàn)

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1、南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論各種傳感器網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線實(shí)時(shí)定位網(wǎng)絡(luò)，射頻識(shí)別網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，安全監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)等等，這里最關(guān)鍵的是標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)的普遍性問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，通俗而言就是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的互通性，各種不同功能的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要能相互交流，相互認(rèn)識(shí)，舉例而言，未來(lái)家庭中，各種家電設(shè)備和數(shù)字家庭傳感器，控制器等都將裝有無(wú)線功能，匯集成一個(gè)互通的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。目前我們國(guó)內(nèi)比較普及的是802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)。但是它接入現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)銷較大，當(dāng)傳輸大數(shù)據(jù)量時(shí)，由于受到帶寬限制效果不理想。而Wi-Fi/IEEE80

2、2.11b/g是更成熟的技術(shù)，在設(shè)備互操作上所具備明顯優(yōu)勢(shì)。這種基于IP的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠非常方便的實(shí)現(xiàn)和已經(jīng)安裝在企業(yè)和家庭中的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)縫連接，而且還應(yīng)具有更好的安全性，ZigBee目前還無(wú)法全面滿足這些要求，特別是在Wi-Fi/IEEE802.11b/g已經(jīng)非常普及的歐美地區(qū)。1.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀WSN的構(gòu)想最初是由美國(guó)軍方提出的，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究所計(jì)劃署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）于1978年開(kāi)始資助卡耐基——梅隆

3、大學(xué)進(jìn)行分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，這被看成是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的雛形。從那以后，類似的項(xiàng)目在全美高校間廣泛展開(kāi)，著名的有UCBerkeley的SmartDust項(xiàng)目，UCLA的WINS項(xiàng)目，以及多所機(jī)構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)的SensIT計(jì)劃，等等。在這些項(xiàng)目取得進(jìn)展的同時(shí)，其應(yīng)用也從軍用轉(zhuǎn)向民用。在森林火災(zāi)、洪水監(jiān)測(cè)之類的環(huán)境應(yīng)用中，在人體生理數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、藥品管理之類的醫(yī)療應(yīng)用中，在家庭環(huán)境的智能化應(yīng)用以及商務(wù)應(yīng)用中都已出現(xiàn)了它的身影。目前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化應(yīng)用也已逐步興起。美國(guó)Crossbow公司就利用SmartDust項(xiàng)目的成果開(kāi)

4、發(fā)出了名為Mote的智能傳感器節(jié)點(diǎn)，還有用于研究機(jī)構(gòu)二次開(kāi)發(fā)的MoteWorkTM開(kāi)發(fā)平臺(tái)。這些產(chǎn)品都很受使用者的歡迎。國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)研究也促使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有了很大發(fā)展。美國(guó)很多大學(xué)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面開(kāi)展了大量工作。如加州大學(xué)洛杉磯分校的CENS（CenterforEmbeddedNetworkedSensing）實(shí)驗(yàn)室、WINS（WirelessIntegratedNetworkSensors）實(shí)驗(yàn)室、NESL（NetworkedandEmbeddedSystemsLaboratory）實(shí)驗(yàn)室、LECS（Laborat

5、oryforEmbeddedCollaborativeSystems）2南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論實(shí)驗(yàn)室、IRL（InternetResearchLab）等。另外，麻省理工學(xué)院獲得了美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）的支持，從事著極低功耗的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究；奧本大學(xué)也獲得DARPA支持，從事了大量關(guān)于自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究，并完成了一些實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制；賓漢頓大學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

6、的應(yīng)用層設(shè)計(jì)等方面做了很多研究工作；州立克利夫蘭大學(xué)（俄亥俄州）的移動(dòng)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室在基于IP的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和自組織網(wǎng)絡(luò)方面結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了研究。此外新加坡國(guó)立大學(xué)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室等也開(kāi)展了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究[7]。除了高校和科研院所之外，國(guó)外的各大知名企業(yè)也都先后參與開(kāi)展了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究?？藸査共┕臼菄?guó)際上率先進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的先驅(qū)之一，旗下的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件產(chǎn)品眾多（包括IRIS，MicaZ，Imote2，TelosB，Cricket等），為全球超過(guò)2000所高校以及上千家大型公司提供

7、無(wú)線傳感器解決方案。目前Crossbow公司與軟件巨頭微軟、傳感器設(shè)備巨頭霍尼韋爾、硬件設(shè)備制造商英特爾、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造巨頭、著名高校加州大學(xué)伯克利分校等都建立了合作關(guān)系。此外德州儀器、微處理器制造商Atmel等也都在傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域投入極大的資金和科研力量。這些都為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步的發(fā)展以及最終的商業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被美國(guó)商業(yè)周刊列為21世紀(jì)最有影響的改變世界的十大技術(shù)之一，還被麻省理工學(xué)院（MIT）評(píng)論列為全球未來(lái)的三大高科技產(chǎn)業(yè)。芯片巨人英特爾正在大力推動(dòng)采用成熟802.11和Wi-Fi方案以期取

8、代藍(lán)牙成為無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也希望替代Zigbee在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）領(lǐng)域和無(wú)線定位等領(lǐng)域的主流地位。借助低功耗Wi-Fi解決方案，美國(guó)硅谷GainSpan公司最近推出了在這場(chǎng)陣地戰(zhàn)中可能取得勝利的重量級(jí)武器——全新概念的新一代Wi-Fi無(wú)線單片機(jī)GS1010系列產(chǎn)品。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)采用Wi