无线传感器网络节点分析与实现

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论各种传感器网络，无线实时定位网络，射频识别网络，数字家庭网络，安全监视网络等等，这里最关键的是标准化和网络的普遍性问题。网络标准化，通俗而言就是网络节点的互通性，各种不同功能的无线网络节点需要能相互交流，相互认识，举例而言，未来家庭中，各种家电设备和数字家庭传感器，控制器等都将装有无线功能，汇集成一个互通的无线网络。目前我们国内比较普及的是802.15.4标准和ZigBee网络。但是它接入现有的互联网开销较大，当传输大数据量时，由于受到带宽限制效果不理想。而Wi-Fi/IEEE80

2、2.11b/g是更成熟的技术，在设备互操作上所具备明显优势。这种基于IP的联网技术能够非常方便的实现和已经安装在企业和家庭中的网络进行无缝连接，而且还应具有更好的安全性，ZigBee目前还无法全面满足这些要求，特别是在Wi-Fi/IEEE802.11b/g已经非常普及的欧美地区。1.2无线传感器网络研究现状及发展趋势1.2.1国外研究现状WSN的构想最初是由美国军方提出的，美国国防部高级研究所计划署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）于1978年开始资助卡耐基——梅隆

3、大学进行分布式传感器网络的研究，这被看成是无线传感器网络的雏形。从那以后，类似的项目在全美高校间广泛展开，著名的有UCBerkeley的SmartDust项目，UCLA的WINS项目，以及多所机构联合攻关的SensIT计划，等等。在这些项目取得进展的同时，其应用也从军用转向民用。在森林火灾、洪水监测之类的环境应用中，在人体生理数据监测、药品管理之类的医疗应用中，在家庭环境的智能化应用以及商务应用中都已出现了它的身影。目前，无线传感器网络的商业化应用也已逐步兴起。美国Crossbow公司就利用SmartDust项目的成果开

4、发出了名为Mote的智能传感器节点，还有用于研究机构二次开发的MoteWorkTM开发平台。这些产品都很受使用者的欢迎。国际物联网研究也促使无线传感器网络有了很大发展。美国很多大学在无线传感器网络方面开展了大量工作。如加州大学洛杉矶分校的CENS（CenterforEmbeddedNetworkedSensing）实验室、WINS（WirelessIntegratedNetworkSensors）实验室、NESL（NetworkedandEmbeddedSystemsLaboratory）实验室、LECS（Laborat

5、oryforEmbeddedCollaborativeSystems）2南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论实验室、IRL（InternetResearchLab）等。另外，麻省理工学院获得了美国国防部高级研究计划署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）的支持，从事着极低功耗的无线传感器网络方面的研究；奥本大学也获得DARPA支持，从事了大量关于自组织传感器网络方面的研究，并完成了一些实验系统的研制；宾汉顿大学计算机系统研究实验室在移动自组织网络协议、传感器网络系统

6、的应用层设计等方面做了很多研究工作；州立克利夫兰大学（俄亥俄州）的移动计算实验室在基于IP的移动网络和自组织网络方面结合无线传感器网络技术进行了研究。此外新加坡国立大学的无线传感器网络实验室等也开展了无线传感器网络方面的研究[7]。除了高校和科研院所之外，国外的各大知名企业也都先后参与开展了无线传感器网络的研究。克尔斯博公司是国际上率先进行无线传感器网络研究的先驱之一，旗下的无线传感器网络硬件产品众多（包括IRIS，MicaZ，Imote2，TelosB，Cricket等），为全球超过2000所高校以及上千家大型公司提供

7、无线传感器解决方案。目前Crossbow公司与软件巨头微软、传感器设备巨头霍尼韦尔、硬件设备制造商英特尔、网络设备制造巨头、著名高校加州大学伯克利分校等都建立了合作关系。此外德州仪器、微处理器制造商Atmel等也都在传感器网络领域投入极大的资金和科研力量。这些都为无线传感器网络进一步的发展以及最终的商业化奠定了坚实的基础。无线传感器网络被美国商业周刊列为21世纪最有影响的改变世界的十大技术之一，还被麻省理工学院（MIT）评论列为全球未来的三大高科技产业。芯片巨人英特尔正在大力推动采用成熟802.11和Wi-Fi方案以期取

8、代蓝牙成为无线个人局域网（PAN）行业标准，同时也希望替代Zigbee在无线传感器网络（WSN）领域和无线定位等领域的主流地位。借助低功耗Wi-Fi解决方案，美国硅谷GainSpan公司最近推出了在这场阵地战中可能取得胜利的重量级武器——全新概念的新一代Wi-Fi无线单片机GS1010系列产品。无线传感器节点采用Wi