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无线传感器网络及其标准化

时间:2010-09-07 13:25:29 来源:光行天下科技网整理 作者:秩名 阅读:

所谓传感器网络是指由许多在空间上分布的、具有通讯能力的、可协同实现不同位置对象的物理、化学或环境状态(如温度、湿度、压力、风向、风速、照度、振动、声强、电流、电压、化学浓度、污染物浓度等)监视和记录的传感器互联而组成的一种计算机网络。传感器网络通常不具有或仅拥有十分有限的控制器功能。多个传感器网络可通过相互耦合而构成更大的设备网络。

按网络传输介质的不同,传感器网络可分为有线和无线两大类,有线传感器通讯网络大都是遵循现场总线范畴内的Sensor Bus层次的协议标准(如AS-I、LonWorks)等。鉴于无线传感器网络的重要性日增及其广阔的应用前景,本文着重介绍无线传感器网络。

WSN概念及应用

无线传感器网络(简称WSN)是指由空间分布的自治传感器所组成的、通过无线传输协同监视对象状态的传感器网络。随着半导体技术、通讯技术和计算机技术的迅猛发展,上世纪90年代末美国军方率先开始了无线传感器网络的研究、应用和推广。目前,无线传感器网络在工业过程监视和控制自动化、机械设备状态监视、环境和生境监视、家庭智能和自动化、交通监视和控制管理、医疗保健、气象监视、机器人控制、安全与军事感知、资产跟踪与供应链管理、智能农业等领域均得以运用,并具有广阔的应用和发展前景。

WSN中的网络节点由一个或多个传感器、一个无线电收发器或其它无线通讯设备、一个很小的微控制器和电源(通常为电池)等四个主要部分构成,并支持多跳路由算法(可通过多个节点将数据包接力传送到网络基站)。WSN的基站是具有更强大的计算、能量和通讯资源的独特部件,承担传感器网络节点和最终用户之间网关的作用。WSN具有节点的可移动性和可异构性、节点容量的可伸缩性、动态的网络拓朴、可大范围地布置、自治运行、成本较低、功率有限、可承受恶劣环境和节点故障的能力等众多特点。

WSN标准化

在现代社会中,任何一种新技术的兴旺发展大都建立在成功实现标准化的基础上,无线传感器网络也不例外。为了更进一步地降低成本,扩大应用,实现规模效益,WSN必须实现标准化,以使来自不同生产厂商的产品能够在网络下协同工作,实现其无线传感器的互换性和互操作性。

早在2 0 0 5 年, 国际自动化学会ISA100就倡导并致力于通过定义和颁布系列标准和推荐导则及组成相应技术工作组,以实现自动化和控制环境下的无线传感器网络标准化。到目前为止,WSN通讯协议的国际标准化工作正在进行中,与现场总线类似,WSN的标准化也如春秋战国时代纷争不断,目前还难以统一到一个真正意义上的技术标准。其现状是:其中有的标准已正式颁布实施,有的还在讨论批准过程中,有的还尚处于研发阶段。下面将具有代表性的WSN系列标准或技术规范现状做简要介绍。

6LoWPAN、无线HART、ISA100和ZigBee等无线传感器网络标准或规范均是基于IEEE 802.15.4-2006低速率无线个域网标准。

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