無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)展現(xiàn)狀研究

摘要：無線傳感器網(wǎng)絡有著廣泛的實際應用。近年來出現(xiàn)的體積小、價格便宜并帶有智能處理能力的傳感器節(jié)點，使得可以用大量的傳感器節(jié)點構建無線通信網(wǎng)絡，完成指定的任務。本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡近年來在各個領域的應用以及取得的成果，回顧了有關無線傳感器網(wǎng)絡幾項關鍵技術的發(fā)展現(xiàn)狀，同時展望了關鍵技術的幾個未來發(fā)展方向。
關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；定位；覆蓋；時間同步；網(wǎng)絡安全

引言
近年來，由于微電子技術、計算技術和無線通信技術的進步，使得大量低功耗、多功能、低成本的無線傳感器問世，由多個傳感器共同構成的網(wǎng)絡系統(tǒng)吸引了大量學者的興趣。無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)就是在監(jiān)測區(qū)域內布置大量具有信息采集、數(shù)據(jù)處理及無線通信能力的節(jié)點，整體形成一個多跳自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)，共同完成某些功能，在環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、醫(yī)療等領域的科學研究中得到廣泛應用。
無線傳感器網(wǎng)絡的傳感器節(jié)點通常配備一個或多個不同類型的傳感器，用于完成不同物理數(shù)據(jù)的采集。同時節(jié)點上還配置有微處理器、存儲器、電源、射頻收發(fā)器和執(zhí)行器等。與傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡不同，WSN體積小，價格便宜，因而節(jié)點的能量(如存儲空間、計算能力、通信帶寬、通信范圍等)相對較弱。此外，WSN節(jié)點常常由電池供電，并且常常工作于惡劣的環(huán)境甚至是敵方區(qū)域，不能提供電池補給或更換，因而電源也是約束傳感器節(jié)點的一個重要因素。節(jié)點通常由無線通信設備通過多跳的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站，再由基站傳送到指揮中心。
WSN領域的研究目標是滿足上述約束條件的同時完成指定任務。引入新的設計理念，開發(fā)或改進現(xiàn)有的協(xié)議，開創(chuàng)新的應用領域，開發(fā)新的算法，都成為WSN研究熱點。本文總結了近年來WSN關鍵支持技術新的協(xié)議、算法以及應用。

1 無線傳感器網(wǎng)絡的應用
無線傳感器網(wǎng)絡由許多不同類型的節(jié)點(如地震、低采樣率電磁傳感器、溫度、視覺、紅外聲音和雷達等)構成。WSN的應用如圖1所示，可以分為監(jiān)測和追蹤兩類。監(jiān)測應用包括室外室內環(huán)境監(jiān)測、健康狀況監(jiān)測、庫存監(jiān)測、工廠生產(chǎn)過程自動化、自然環(huán)境監(jiān)測等方面。跟蹤的應用有目標跟蹤、動物跟蹤、汽車跟蹤、人的跟蹤等。

1．1 公共衛(wèi)生
WSN可用于殘疾人監(jiān)測、病人監(jiān)測、診斷、醫(yī)院藥品管理系統(tǒng)。C．R．Badker等人指出，在公共衛(wèi)生醫(yī)療監(jiān)測中應用WSN能提高現(xiàn)有衛(wèi)生和病人監(jiān)測狀況。文中提出了4種應用原型：嬰兒監(jiān)測、提醒聾人、血壓監(jiān)測與追蹤、消防員身體特征信號監(jiān)測。這些原型采用了SHIMME和T-mote節(jié)點。