无线传感器网络国内外研究现状

无线传感器网络国内外研究现状

摘要：无线传感器网络(WSN)综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS)嵌入式计算技术．分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息．具有十分广阔的应用前景，成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成，分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。

关键词：无线传感器网络节点MAC层路由协议跨层设计

Abstract: Wireless sensor network (WSN) is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN) has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wih

the existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article.

Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design

一、概述

随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步，包括微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）以及相关的接口、信号处现技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器网络引起了人们的极大关注。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息妙理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理；获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络系统可以被广泛地应用于国防军事、工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。

由于传感器网络的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。美国《技术评论》2003年1月号上，《技术评论》的编辑们认为，有十种新兴技术在不远的将来会产生巨大影响、其中第一项就是无线传感器网络。

美国国防刻和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视。在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划，强调战标情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力，把传感器网络作为一个重要研究领域，设立了一系列的军事传感器网络研究项目，如美国陆军2001年提出了“灵巧传感器网络通信”计划，已被批准为2001财政年度的一项科学技术研究计划．并在2001～2005财政年度期间实施；美国海军最近开展的网状传感器系统CEC（cooperative engagement capability），即使是今天最先进的反舰巡航导弹也会被实时地监测到并被击中。

在民用领域，2002年，美国Intel公司发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”。今后，Intel将致力于微型传感器网络在预防医学、环境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探查等领域的应用。伯克利实验室和大西洋学院的研究人员计划部署和使用无线传感器网络来研究岛上环境。这些传感器由温度、湿度、气压等芯片和红外线传感器组成。科学家们使用这些设备可以在不干扰野生动植物正常生活的情况下监视它们及其生存环境。

英国、日本、意大利等国家的一些大学和研究机构也纷纷开展了该领域的研究工作。学术界的研究主要集中在传感器网络技术和通信协议的研究上，也开展了一些感知数据查询处理技术的研究，取得了一些初步研究结果。

国内研究机构如中科院、清华大学、国防科技大学。电子科技大学、哈尔滨工业大学以及浙江大学等学术团体对传感器网络进行了跟踪研究。

中国计算机学会青年计算机科技论坛于2004年11月在北京召开了中国第一次关于Wireless sensor network的专题报告会。讨论了Wireless sensor network技术及其在中国的发展问题。

毋庸置疑，跟踪国外传感器网络技术的发展，并做出开创性的研究工作，对我们国家国防现代化以及实验流体力学的发展也具有重要的意义。

二、无线传感器网络的特点

无线传感器网络的组成及应用场景和传统网络有较大的不通，是一种综合传感器技术、计算机技术、信息处理技术和通信技术为一体的网络，其特点及与传统网络的区别如下所述。

1．特点

无线传感器网络的主要特点是：

·以数据为中心：无线传感器网络中节点数目巨大，而且由于网络拓朴的动态特性和节点放置的随机性，节点并不需要也不可能以全局