無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分析與實現(xiàn)

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1、南京郵電大學碩士研究生學位論文第一章緒論各種傳感器網(wǎng)絡(luò)，無線實時定位網(wǎng)絡(luò)，射頻識別網(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)鍵的是標準化和網(wǎng)絡(luò)的普遍性問題。網(wǎng)絡(luò)標準化，通俗而言就是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的互通性，各種不同功能的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需要能相互交流，相互認識，舉例而言，未來家庭中，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線功能，匯集成一個互通的無線網(wǎng)絡(luò)。目前我們國內(nèi)比較普及的是802.15.4標準和ZigBee網(wǎng)絡(luò)。但是它接入現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)開銷較大，當傳輸大數(shù)據(jù)量時，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。這種基于IP的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠非常方便的實現(xiàn)和已經(jīng)安裝在企業(yè)和家庭中的網(wǎng)絡(luò)進行無縫連接，而且還應(yīng)具有更好的安全性，ZigBee目前還無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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1國外研究現(xiàn)狀WSN的構(gòu)想最初是由美國軍方提出的，美國國防部高級研究所計劃署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）于1978年開始資助卡耐基——梅隆

3、大學進行分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，這被看成是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的雛形。從那以后，類似的項目在全美高校間廣泛展開，著名的有UCBerkeley的SmartDust項目，UCLA的WINS項目，以及多所機構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)的SensIT計劃，等等。在這些項目取得進展的同時，其應(yīng)用也從軍用轉(zhuǎn)向民用。在森林火災(zāi)、洪水監(jiān)測之類的環(huán)境應(yīng)用中，在人體生理數(shù)據(jù)監(jiān)測、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，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)化應(yīng)用也已逐步興起。美國Crossbow公司就利用SmartDust項目的成果開

4、發(fā)出了名為Mote的智能傳感器節(jié)點，還有用于研究機構(gòu)二次開發(fā)的MoteWorkTM開發(fā)平臺。這些產(chǎn)品都很受使用者的歡迎。國際物聯(lián)網(wǎng)研究也促使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有了很大發(fā)展。美國很多大學在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面開展了大量工作。如加州大學洛杉磯分校的CENS（CenterforEmbeddedNetworkedSensing）實驗室、WINS（WirelessIntegratedNetworkSensors）實驗室、NESL（NetworkedandEmbeddedSystemsLaboratory）實驗室、LECS（Laborat

5、oryforEmbeddedCollaborativeSystems）2南京郵電大學碩士研究生學位論文第一章緒論實驗室、IRL（InternetResearchLab）等。另外，麻省理工學院獲得了美國國防部高級研究計劃署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）的支持，從事著極低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究；奧本大學也獲得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，并完成了一些實驗系統(tǒng)的研制；賓漢頓大學計算機系統(tǒng)研究實驗室在移動自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

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

7、無線傳感器解決方案。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。這些都為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進一步的發(fā)展以及最終的商業(yè)化奠定了堅實的基礎(chǔ)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被美國商業(yè)周刊列為21世紀最有影響的改變世界的十大技術(shù)之一，還被麻省理工學院（MIT）評論列為全球未來的三大高科技產(chǎn)業(yè)。芯片巨人英特爾正在大力推動采用成熟802.11和Wi-Fi方案以期取

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