序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇無(wú)線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

    論文摘要:本文首先介紹無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于深空探測(cè)所必須解決的一些關(guān)鍵技術(shù)做出較詳細(xì)的分析，并從理論上給出了能量問(wèn)題的解決方案。

0概述

    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前在國(guó)際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域，它綜合了傳感器技術(shù)、嵌人式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類集成化的微型傳感器協(xié)作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，這些信息盈過(guò)無(wú)線方式被發(fā)送，并以自組織多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到處理終端，從而實(shí)現(xiàn)物理世界、計(jì)算世界以及人類社會(huì)三元世界的連通. mems支持下的微小傳感器技術(shù)和節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線通信能力為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景，在深空探測(cè)方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。借助于航天器布撒的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)星球表明長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)，應(yīng)該是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。nasa的jpl ( jetpropulsion  laboratory)實(shí)驗(yàn)室研制的sensorwebs’ 就是為將來(lái)的火星探測(cè)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的，已在佛羅里達(dá)宇航中心周圍的環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)試和完善。本文首先介紹無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念，然后對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于深空探測(cè)所必須解決的一些關(guān)鍵技術(shù)做出較詳細(xì)的分析，并從理論上給出了能量問(wèn)題的解決方案。

1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念

    圖1所示為一個(gè)典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括分布式傳感器節(jié)點(diǎn)(群)、接收發(fā)送器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程控制管理中心等。其中，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的基本組成包括如下4個(gè)基本單元:傳感單元(由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成)、處理單元(包括cpu，存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等)、通信單元(由無(wú)線通信模塊組成)以及電源。此外，可以選擇的其他功能單元包括:定位系統(tǒng)、移動(dòng)系統(tǒng)以及電源自供電系統(tǒng)等。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)飛機(jī)布撒或人工布置等方式，大量部署在被感知對(duì)象內(nèi)部或者附近。這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式實(shí)時(shí)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息，并通過(guò)多跳網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)經(jīng)由sink節(jié)點(diǎn)(接收發(fā)送器)鏈路將整個(gè)區(qū)域內(nèi)的信息傳送到遠(yuǎn)程控制管理中心。反之，遠(yuǎn)程管理中心也可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和操縱。

    傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)微型化的嵌人式系統(tǒng)，構(gòu)成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)層支持平臺(tái)。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)了許多種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，它們?cè)趯?shí)現(xiàn)原理上是相似的，只是分別采用了不同的微處理器或者不同的通信或協(xié)議方式，比如采用自定義協(xié)議、802. 11協(xié)議、zigbee協(xié)議、藍(lán)牙協(xié)議以及uwb通信方式等。典型的節(jié)點(diǎn)包括berkeley  motes，sensoria  wins，berkeley  pico-nodes， mit uamps，smartmesh dust mote，intelimote以及intel xscale nodes,  ictcas/hkust的buds等。

2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于深空探測(cè)的一些關(guān)鍵技術(shù)

2.1物理層

    物理層的研究主要涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的傳輸媒體、頻段選擇以及調(diào)制方式。目前，采用的傳輸媒體主要有:無(wú)線電、紅外線、光波等。

    無(wú)線電傳輸是目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的主流傳輸方式，需要解決的問(wèn)題有:頻段選擇、節(jié)能的編碼方式、調(diào)制算法設(shè)計(jì)等。在頻段選擇方面，ism頻段由于具有無(wú)需注冊(cè)、具有大范圍的可選頻段、沒(méi)有特定的標(biāo)準(zhǔn)、可以靈活使用的優(yōu)點(diǎn)，被人們普遍采用。與無(wú)線電傳輸相比，紅外線、光波傳輸則具有不需要復(fù)雜的調(diào)制解調(diào)機(jī)制，接收器電路簡(jiǎn)單，單位數(shù)據(jù)傳輸功耗小等優(yōu)點(diǎn)。但由于不能穿透非透明物體，只能在一些特殊的系統(tǒng)中使用。

    外層空間是一個(gè)非常惡劣的環(huán)境，由于沒(méi)有地球大氣層和臭氧層的保護(hù)，空間溫差變化很大，各種輻射強(qiáng)烈，大大小小的流星橫行，用于深空探測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須能夠在惡劣環(huán)境(振動(dòng)、加速度、高真空、低溫、粒子輻射等)下工作。因此用于深空探測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層一個(gè)極其重要的研究方向是:研究抗強(qiáng)電磁干擾、抗大沖擊、高過(guò)載、能夠適應(yīng)極高、極低的溫度環(huán)境的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)電路設(shè)計(jì)方法。

2. 2傳輸層

    現(xiàn)階段對(duì)傳輸控制的研究主要集中于錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制。參考文獻(xiàn)分析了端到端錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制在無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)中的性能。仿真表明，隨著無(wú)線信道質(zhì)量的下降(信道錯(cuò)誤率從i%上升到50%),端到端錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制的性能下降很快(發(fā)送成功率從90%下降到接近0)。

    目前，用于深空探測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的研究迫切需要解決的間題有:如何在深空振動(dòng)、加速度、高真空、低溫、粒子輻射等惡劣環(huán)境下，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、信道質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化的條件下，為上層應(yīng)用提供節(jié)能、可靠、實(shí)時(shí)性高的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

2. 3能量問(wèn)題

    能源問(wèn)題是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的最大挑戰(zhàn)，傳感器節(jié)點(diǎn)的小尺寸限制了其攜帶的能量，進(jìn)而限制了網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。用于深空探測(cè)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)處于無(wú)法接近的場(chǎng)所，導(dǎo)致無(wú)法頻繁的更換節(jié)點(diǎn)的電源。

    深空環(huán)境下能源問(wèn)題的解決有以下兩個(gè)研究方向:

    第一個(gè)方向是采用再生能源為節(jié)點(diǎn)供電。但是節(jié)點(diǎn)所處的環(huán)境對(duì)再生能源的獲取有很大的影響，必須根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)計(jì)不同的獲取再生能源的方法。

    ①對(duì)于圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)陰陽(yáng)面之分的星球和如月球等有陰陽(yáng)面之分的星球的陽(yáng)面，可以考慮利用太陽(yáng)能電池和溫差效益發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)為節(jié)點(diǎn)提供能量。

    ②對(duì)于布散在有陰陽(yáng)面之分的星球陰面的節(jié)點(diǎn)，由于不能接受到恒星的能量、常年溫度很低，前面所說(shuō)的太陽(yáng)能源和溫差效益在這種情況下無(wú)法利用，可以考慮如圖2的一種獲取能量的方法:

    如示意圖2所示，布散在陰面的節(jié)點(diǎn)，可以利用人造行星反射恒星能量，然后利用太陽(yáng)能源來(lái)獲得節(jié)點(diǎn)的供電。

   另外一個(gè)方向是從系統(tǒng)的角度采用采取節(jié)能措施，可以從以下兩方面考慮:

   ①考慮到深空環(huán)境的溫差變化很大，最低溫度可能接近絕對(duì)零度。在這種情況下，可以考慮利用半導(dǎo)體材料的超導(dǎo)現(xiàn)象，節(jié)約能量。

    ②采用低功耗的能源高效器件、節(jié)能措施，從物理層面上延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)使用壽命。低功耗與能源高效的區(qū)別是:低功耗用于度量每種時(shí)鐘器件所消耗的功率，能源高效則用于度量執(zhí)行每條指令器件所消耗的功率。

    從系統(tǒng)角度出發(fā)節(jié)省功耗，需要實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)有:

    (1)動(dòng)態(tài)功率管理(dynamic power manage-ment，簡(jiǎn)稱dpm)。

    在多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)事件具有很強(qiáng)的偶然性，節(jié)點(diǎn)上所有的工作單元沒(méi)有必要時(shí)刻保持正常工作狀態(tài)，處于休眠狀態(tài)，甚至完全關(guān)閉，必要時(shí)加以喚醒是一種有效的系統(tǒng)節(jié)能方案。

    (2)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)度

    在文獻(xiàn)中，有c. lm等人提出的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)度策略的主要原理是基于負(fù)載狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)供電電壓來(lái)減少系統(tǒng)功耗，并被應(yīng)用到pda之類的個(gè)人移動(dòng)設(shè)備上。在文獻(xiàn)中，提出了如圖3所示的功率控制原理圖。節(jié)點(diǎn)上的嵌人式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)度來(lái)自不同任務(wù)隊(duì)列的請(qǐng)求接受任務(wù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控處理器的利用率和任務(wù)隊(duì)列的長(zhǎng)度，負(fù)載觀測(cè)器依據(jù)這兩參數(shù)的序列計(jì)算負(fù)載的標(biāo)稱值w，直流/直流變換器參照該值輸出幅度為a的電壓，支持處理器的正常工作。這構(gòu)成了一個(gè)典型的閉環(huán)反饋系統(tǒng)?？刂评碚撝谐墒斓姆椒梢詾樵撓到y(tǒng)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)提供有力的支持。

2. 4其他關(guān)鍵技術(shù)

    除了以上問(wèn)題外，還有許多關(guān)鍵技術(shù)必須注意，主要集中在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮f(xié)議和應(yīng)用相關(guān)的共性技術(shù)上。文章由于篇幅的限制，在此不做詳細(xì)的說(shuō)明。

3結(jié)論

篇(2)

關(guān)鍵詞：WIFI WSN 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 動(dòng)態(tài)覆蓋

引言

礦山工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。隨著國(guó)家對(duì)礦山安全重視程度不斷加強(qiáng)，礦山企業(yè)陸續(xù)建立起各種安全監(jiān)測(cè)，對(duì)保障礦山安全和生產(chǎn)起了重要作用。

近幾年礦井建設(shè)的工業(yè)以太網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，利用環(huán)網(wǎng)增強(qiáng)通信的冗余性，建立了實(shí)時(shí)、可靠的傳輸骨干承載網(wǎng)。由于礦山井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，有線通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法達(dá)到一些區(qū)域，有限的監(jiān)測(cè)點(diǎn)無(wú)法全方位監(jiān)測(cè)采掘工作面等安全關(guān)鍵區(qū)域的災(zāi)害信息，現(xiàn)有的有線通信網(wǎng)在礦山井下范圍內(nèi)存在“盲區(qū)”，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面等關(guān)鍵區(qū)域的通信覆蓋。

在礦山復(fù)雜環(huán)境條件下，高效、動(dòng)態(tài)、靈活的組網(wǎng)與實(shí)時(shí)可靠的信息傳輸技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用至關(guān)重要。作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)重要支撐技術(shù)，動(dòng)態(tài)組網(wǎng)技術(shù)的研究是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的理論基礎(chǔ)，為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信和節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)提供保證。隨著WIFI技術(shù)的發(fā)展，對(duì)基于WIFI和WSN的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制、實(shí)時(shí)滿足的帶寬預(yù)留機(jī)制、高可靠多跳組網(wǎng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)開(kāi)展研究，可以有效地解決礦山無(wú)線網(wǎng)絡(luò)多跳數(shù)據(jù)、視頻傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

1、復(fù)雜環(huán)境下異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

礦井無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常在惡劣、高危工作環(huán)境中，需要工作在地下，水，巖石以及各種混合介質(zhì)的情況下，與一般的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作條件存在巨大差異，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以及組網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行高效設(shè)計(jì)。

針對(duì)巷道/工作面的長(zhǎng)形隧道的空間特點(diǎn)，研究礦井立體空間的覆蓋控制、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及相關(guān)協(xié)議。在技術(shù)路線方面，擬采用圖論、隨機(jī)過(guò)程等數(shù)學(xué)工具和OPNET仿真軟件，通過(guò)理論分析、計(jì)算機(jī)仿真來(lái)建立模型，進(jìn)行仿真研究。在保證系統(tǒng)連通性的前提下實(shí)現(xiàn)最小能量覆蓋控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的交叉層設(shè)計(jì)。

擬采用平面結(jié)構(gòu)與層次結(jié)構(gòu)相結(jié)合的，兼有兩者優(yōu)點(diǎn)的新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要研究如何在平面結(jié)構(gòu)中引入“虛擬簇”的概念，減少拓?fù)渖蛇^(guò)程中使用的控制報(bào)文，降低網(wǎng)絡(luò)通信開(kāi)銷。

開(kāi)發(fā)一種平面路由協(xié)議和層次路由協(xié)議相結(jié)合的新型協(xié)議。即在主干路由節(jié)點(diǎn)中使用平面路由協(xié)議，在sink節(jié)點(diǎn)中使用層次路由模型。這樣可以充分利用兩種協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)。主干路由節(jié)點(diǎn)基本呈線性撒布，節(jié)點(diǎn)位置固定，使用平面路由協(xié)議完全可以勝任，同時(shí)資源消耗也較小。Sink節(jié)點(diǎn)在礦井中一般呈平面或立體分布，撒布密度大，位置變化頻繁，適合使用層次路由模型，從而降低信息的傳輸時(shí)延，并簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)維護(hù)。

要求網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議具有自適應(yīng)能力, 提出靈活、動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議以適應(yīng)物理層自適應(yīng)調(diào)制、編碼和接入方案。實(shí)現(xiàn)礦井無(wú)線地下傳感器網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋和連通性保持控制及快速自組網(wǎng)重構(gòu)。給出有效的障礙（Hazard）避免算法及變功率技術(shù)，以及在工作面、掘進(jìn)面、采空區(qū)和順槽等區(qū)域保證覆蓋和連通性的有效方法。

2、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)休眠與組網(wǎng)問(wèn)題

在大規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)景下，節(jié)點(diǎn)的休眠必須考慮到網(wǎng)絡(luò)的整體覆蓋率，保證重要區(qū)域的有效覆蓋；但傳統(tǒng)的休眠機(jī)制通常導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)延時(shí)的增加，并不適用于及時(shí)檢測(cè)突發(fā)事件的發(fā)生，也無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，因此研究動(dòng)態(tài)休眠機(jī)制，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)消耗的能量，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，保證對(duì)突發(fā)事件的及時(shí)響應(yīng)是研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)休眠需要解決的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)休眠，我們采取的是主動(dòng)喚醒與等待相結(jié)合的機(jī)制，傳感器網(wǎng)絡(luò)部署以后，將網(wǎng)絡(luò)分成大小不一的區(qū)域，設(shè)置區(qū)域首節(jié)點(diǎn)，并由其負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的休眠調(diào)度，區(qū)域首節(jié)點(diǎn)之間由Sink節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)休眠調(diào)度，這樣采用一種合理的休眠調(diào)度算法，保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋同時(shí)達(dá)到休眠節(jié)約能量的目的。

3、基于WIFI和WSN的礦井無(wú)線通信與救援支撐平臺(tái)

傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要是傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，研究設(shè)計(jì)出具有微型化、擴(kuò)展性和靈活性、穩(wěn)定性和安全性及低成本特點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)。研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)，建立無(wú)線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息采集自動(dòng)部署、自組織 傳輸和智能控制。

3.1信息感知節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)

在系統(tǒng)和國(guó)外相應(yīng)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，選擇功耗低、尺寸小、性能優(yōu)良的處理器、無(wú)線收發(fā)和存儲(chǔ)芯片，設(shè)計(jì)構(gòu)建適用于礦井環(huán)境下的信息感知節(jié)點(diǎn)的硬件框架，并實(shí)現(xiàn)信息感知節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)，信息感知節(jié)點(diǎn)基本配置示意如上圖所示。同時(shí)密切關(guān)注超寬帶和IEEE802.15.4等技術(shù)的發(fā)展，并尋求應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)中的可能性。

3.2接入網(wǎng)關(guān)

接入網(wǎng)關(guān)sink應(yīng)具有無(wú)線收發(fā)和接入煤礦通信網(wǎng)絡(luò)的能力。依據(jù)目前煤礦通信網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)形冗余工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)際，如圖示，設(shè)計(jì)的sink使用的32位ARM9芯片作為系統(tǒng)控制核心，采用嵌入式Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，支持10/100M以太網(wǎng)接口，而且增加了必要的數(shù)據(jù)采集和處理部分。

4、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)wsn動(dòng)態(tài)組網(wǎng)與傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究為建立煤礦監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)1、長(zhǎng)期獲取煤礦巷道各種參數(shù)信息；2、對(duì)煤礦爆炸等事故做出預(yù)警提供了可能。針對(duì)煤礦支巷道的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有可靠性高、覆蓋性好和擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于礦井巷道局部監(jiān)測(cè)井下瓦斯，粉塵等參數(shù)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊維，馮錫生，程時(shí)昕，等。新一代全礦井無(wú)線信息、系統(tǒng)理論與關(guān)鍵技術(shù)[ J ].煤炭學(xué)報(bào),2004，29f4；506-509.

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篇(3)

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 電力系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）07-0012-01

1 智能電網(wǎng)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)電力系統(tǒng)的要求也在不斷提高，未來(lái)電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展必須能夠滿足不同用戶的需求，而且要具備交互性以及高安全性等特點(diǎn)。智能電網(wǎng)被認(rèn)為是未來(lái)電網(wǎng)建設(shè)的首要解決方案。智能電網(wǎng)是基于新技術(shù)、新能源、新架構(gòu)的智能電力系統(tǒng)。我國(guó)智能電網(wǎng)定義是：智能電網(wǎng)應(yīng)該是利用先進(jìn)的信息、通信和控制技術(shù)，骨干網(wǎng)架采用特高壓電網(wǎng)，以各級(jí)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)配合的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，建設(shè)成具有互動(dòng)化、信息化、自動(dòng)化特點(diǎn)的統(tǒng)一智能化堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)。智能電網(wǎng)的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面[1]：自愈性，當(dāng)智能電網(wǎng)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常，智能電網(wǎng)可以自動(dòng)快速檢測(cè)故障并恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)；互動(dòng)性，可實(shí)現(xiàn)用戶與智能電網(wǎng)的交互行為；安全性，在電網(wǎng)遭受人為攻擊或外力破壞情況下可以自動(dòng)做出應(yīng)對(duì)恢復(fù)運(yùn)行；兼容性，智能電網(wǎng)應(yīng)兼容未來(lái)的分布式電源、新電子設(shè)備；市場(chǎng)化，擁有非常成熟的市場(chǎng)運(yùn)行模式；高效性，提高單個(gè)電力設(shè)備的利用效率；電能優(yōu)質(zhì)性，擁有電能質(zhì)量問(wèn)題的快速診斷和解決方案；集成性，能夠與其他各種信息系統(tǒng)綜合集成，集成多種業(yè)務(wù)。

傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，智能電網(wǎng)架構(gòu)中每個(gè)角落都分布著輸電、配電網(wǎng)絡(luò)，為了及時(shí)正確地調(diào)整電力資源達(dá)到有效利用電力資源的目標(biāo)，必須對(duì)智能電網(wǎng)的電力參數(shù)及時(shí)感知，了解電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；必須利用網(wǎng)絡(luò)傳感器對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，快速定位并維護(hù)電力故障；網(wǎng)絡(luò)傳感器也可以自動(dòng)收集記錄分析電力數(shù)據(jù)為用戶以及電力企業(yè)的行為作出指導(dǎo)。

2 無(wú)線傳感網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，它與各領(lǐng)域交叉融合。在一定區(qū)域中大量部署傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)多跳路由自主成網(wǎng)，采集區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信息并轉(zhuǎn)發(fā)至控制中心，控制中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后判斷該區(qū)域內(nèi)發(fā)生了什么并作出決策，這就是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)容。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有鮮明特點(diǎn)：以數(shù)據(jù)為中心的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂袆?dòng)態(tài)性，傳輸能力有限，具有多跳路由等[2]。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，必須運(yùn)用到多種基本技術(shù)，這些主要技術(shù)有：（1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于自組織網(wǎng)絡(luò)，所以其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有很大差別，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)中也需考慮傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件局限性、網(wǎng)絡(luò)脫皮的動(dòng)態(tài)性等；（2）時(shí)間同步，只有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步才能共同完成網(wǎng)絡(luò)任務(wù)；（3）定位技術(shù)，位置信息是未來(lái)數(shù)據(jù)分析中涉及的重要方面，所以傳感器采集到的數(shù)據(jù)需要附帶有該節(jié)點(diǎn)的位置信息；（4）數(shù)據(jù)管理，由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)受通信帶寬、存儲(chǔ)容量等限制，需要對(duì)收集到的信息進(jìn)行去除冗余等預(yù)處理，所以對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的融合和有效管理非常必要；（5）能量管理，無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)常常處于無(wú)人區(qū)域及惡劣環(huán)境中，對(duì)節(jié)點(diǎn)電能的補(bǔ)充也是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題；（6）安全管理，確保無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信安全和信息安全[3]。

在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一，節(jié)點(diǎn)定位過(guò)程中需要網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)相互合作，通過(guò)已知節(jié)點(diǎn)的位置確定觀察節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)而確定檢測(cè)目標(biāo)的位置。定位算法的性能將對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生重要影響，定位算法性能評(píng)價(jià)指標(biāo)有：（1）規(guī)模，在一定時(shí)間內(nèi)，對(duì)同一無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，不同定位算法可以定位的目標(biāo)規(guī)模；（2）定位精度，是定位算法最直接的評(píng)價(jià)參數(shù)；（3）容錯(cuò)性及自適應(yīng)性，性能良好的定位算法可以通過(guò)自我調(diào)整、減少誤差，達(dá)到提高定位精度的目的；（4）節(jié)點(diǎn)密度，傳感器節(jié)點(diǎn)密度大會(huì)增加節(jié)點(diǎn)之間通信沖突，浪費(fèi)帶寬，節(jié)點(diǎn)密度會(huì)影響定位算法精度；（5）代價(jià)，不同定位算法在資金、空間、時(shí)間上的代價(jià)不同，相同性能下代價(jià)小的算法更加有優(yōu)勢(shì)；（6）功耗，傳感器功耗會(huì)直接影響到對(duì)傳感器的供電，直接關(guān)系傳感器網(wǎng)絡(luò)性能。經(jīng)典的無(wú)線傳感器定位算法有Dv-hop定位算法、凸規(guī)劃定位算法、APIT算法等。

3 無(wú)線傳感器在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

無(wú)線傳感器在設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用，在電力系統(tǒng)中，建立遠(yuǎn)程控制監(jiān)視系統(tǒng)是提高管理水平的關(guān)鍵技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)電力設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)提醒維修人員使維修成本及故障損失最小化，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)需布線、靈活多變的優(yōu)勢(shì)克服了傳統(tǒng)有線通信設(shè)備的不足，降低了電力運(yùn)營(yíng)成本，提高了設(shè)備檢修效率。

無(wú)線傳感網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用，未來(lái)智能電網(wǎng)通過(guò)為用戶安裝智能電表可以掌握比傳統(tǒng)電表更為全面的數(shù)據(jù)信息，能夠?qū)崟r(shí)掌握用電負(fù)載情況，指導(dǎo)電網(wǎng)建設(shè)。將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入智能家居系統(tǒng)，在家電中安裝傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)智能電表與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)工作，可以使用戶更合理使用電力，使電力企業(yè)有針對(duì)性地開(kāi)展供電等工作。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在分布式母線保護(hù)中的應(yīng)用，作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，母線工作狀態(tài)的穩(wěn)定對(duì)電力系統(tǒng)非常重要，一般情況下重要變電站以及一些大型發(fā)電廠設(shè)母線保護(hù)，傳統(tǒng)的母線保護(hù)需要布線且靈活性低，不能靈活組網(wǎng)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入到分布式母線保護(hù)中可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各線路數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，完成故障判斷，克服了傳統(tǒng)母線保護(hù)中存在的不足之處。

參考文獻(xiàn)

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篇(4)

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng) 概述 關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)展

一、物聯(lián)網(wǎng)概述

ITU對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義為： 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物到物、人到物和人到人的互連。這里人與物的互連指人使用傳感器等設(shè)備后與物體的互連，而人與人的互連指人使用傳感系統(tǒng)而不是現(xiàn)在的電腦實(shí)現(xiàn)人與人之間的互連。物聯(lián)網(wǎng)的核心是實(shí)現(xiàn)物體之間的互連，從而能夠?qū)崿F(xiàn)物體與物體之間的信息交換和通信。物體信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行暮罂蓪?shí)現(xiàn)各種信息服務(wù)和應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)的主要作用是縮小物理世界和信息系統(tǒng)之間的距離，它可以通過(guò)射頻識(shí)別、傳感器、全球定位系統(tǒng)、移動(dòng)電話等設(shè)備，按約定的協(xié)議，將世界上的所有物體全部連接到信息網(wǎng)絡(luò)中，使得它們?cè)谑录幚碇谐蔀榉e極的參與者，體現(xiàn)了物理空間和信息空間的融合。服務(wù)可以和這些智能物體通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互，獲得與這些物體相關(guān)的任何信息。

傳感網(wǎng)可以看作是物聯(lián)網(wǎng)的末端延伸網(wǎng)之一。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量隨意分布的、能耗及資源受限的傳感節(jié)點(diǎn)組成，它具有感知能力、計(jì)算能力和通信能力，通過(guò)自組織方式構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，協(xié)作地實(shí)時(shí)采集和處理物理世界的大量信息，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面感知的功能。

泛在網(wǎng)是一種無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)，它可以使任何人在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得任何信息，它是一個(gè)大通信的概念，是面向經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、企業(yè)和家庭全面信息化的概括。泛在網(wǎng)不是一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)， 它是充分挖掘已有網(wǎng)絡(luò)的潛能，結(jié)合不斷出現(xiàn)的新技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)觸角不斷延伸，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間按需進(jìn)行的信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、認(rèn)知、決策等服務(wù)。泛在網(wǎng)具有比物聯(lián)網(wǎng)更廣泛的內(nèi)涵，而物聯(lián)網(wǎng)是邁向泛在網(wǎng)的第一步。從覆蓋的技術(shù)范圍來(lái)看，泛在網(wǎng)包含了物聯(lián)網(wǎng)，而物聯(lián)網(wǎng)又包含了傳感網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中最重要的理念是融合。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)設(shè)備融合、網(wǎng)絡(luò)融合、平臺(tái)融合實(shí)現(xiàn)服務(wù)融合、業(yè)務(wù)融合和市場(chǎng)融合。設(shè)備融合指研發(fā)出一體化的感知終端。網(wǎng)絡(luò)融合指用戶可使用任意終端通過(guò)任一方式接入網(wǎng)絡(luò)，而且號(hào)碼唯一、帳單唯一。平臺(tái)融合指用戶數(shù)據(jù)集中管理、公用的業(yè)務(wù)平臺(tái)、分類的管理平臺(tái)和應(yīng)用平臺(tái)，支撐用戶跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)的互操作，形成統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一賬號(hào)、統(tǒng)一密碼的集中認(rèn)證。服務(wù)融合指在服務(wù)層面實(shí)現(xiàn)融合；業(yè)務(wù)融合指物聯(lián)網(wǎng)同時(shí)提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)；市場(chǎng)融合就是以市場(chǎng)機(jī)制為引導(dǎo)， 把各類通信和信息產(chǎn)品和服務(wù)捆綁起來(lái)打包銷售。

二、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

1.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)包含感知延伸層、網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)和應(yīng)用層三層。第一層負(fù)責(zé)采集物和物相關(guān)的信息；第二層是異構(gòu)融合的泛在通信網(wǎng)絡(luò)，包括現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)以及各種接入網(wǎng)和專用網(wǎng)，通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)采集到的物體信息進(jìn)行傳輸和處理；第三層是應(yīng)用和業(yè)務(wù)，為各種終端設(shè)備提供感知信息的應(yīng)用服務(wù)。

（1）感知延伸層。物聯(lián)網(wǎng)中由于要實(shí)現(xiàn)物與物和人與物的通信，感知延伸層是必須的。感知延伸層主要實(shí)現(xiàn)物體的信息采集、捕獲和識(shí)別。感知延伸層的關(guān)鍵技術(shù)包括傳感器、RFID、GPS、自組織網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、短距離無(wú)線通信等。感知延伸層必須解決低功耗、低成本和小型化的問(wèn)題，并且向靈敏度更高、更全面的感知能力方向發(fā)展。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，主要進(jìn)行信息的傳遞，包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層要根據(jù)感知延伸層的業(yè)務(wù)特征，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)特性，更好地實(shí)現(xiàn)物與物之間的通信、物與人之間的通信以及人與人之間的通信，這就要求必須建立一個(gè)端到端的全局物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)中有很多設(shè)備的接入，是一個(gè)泛在化的接入、異構(gòu)的接入。接入方式多種多樣，接入網(wǎng)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)通信網(wǎng)具有覆蓋廣、建設(shè)成本低、部署方便、具備移動(dòng)性等特點(diǎn)，使得移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將成為物聯(lián)網(wǎng)主要的接入方式，通信網(wǎng)絡(luò)就要是通過(guò)多種方式提供廣泛的互聯(lián)互通。除此以外，物體是可以移動(dòng)的，而它們的要求是隨時(shí)隨地都可以上網(wǎng)。因此在局部形成一個(gè)自主的網(wǎng)絡(luò)，還要連接大的網(wǎng)絡(luò)，這是一個(gè)層次性的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這要借助有線和無(wú)線的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫透明的接入。

隨著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)種類的不斷豐富、應(yīng)用范圍的擴(kuò)大、應(yīng)用要求的提高，對(duì)于通線網(wǎng)絡(luò)也會(huì)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單一到融合，從多種的接入方式到核心網(wǎng)的融合整體的過(guò)渡。

（3）業(yè)務(wù)和應(yīng)用層。業(yè)務(wù)和應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的信息處理和應(yīng)用， 面向各類應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的挖掘、應(yīng)用的決策等，涉及海量信息的智能處理、分布式計(jì)算、中間件、信息發(fā)現(xiàn)等多種技術(shù)。

由于網(wǎng)絡(luò)層是由多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組成的，而物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是多種多樣的，因此在網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層之間需要有中間件進(jìn)行承上啟下。中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或者服務(wù)程序，能夠隱藏底層網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性，處理網(wǎng)絡(luò)之間的異構(gòu)性，分布式應(yīng)用軟件借助于中間件在不同的技術(shù)之間共享資源，它是分布式計(jì)算和系統(tǒng)集成的關(guān)鍵組件。它具有簡(jiǎn)化新業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的作用，并且可以將已有的各種技術(shù)結(jié)合成一個(gè)新的整體，因此是物聯(lián)網(wǎng)中不可缺少的一部分。

云計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)智能信息分析的核心要素。云計(jì)算技術(shù)的運(yùn)用， 使數(shù)以億計(jì)的各類物品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理變得可能。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展、終端數(shù)量的增長(zhǎng)，可借助云計(jì)算處理海量信息，進(jìn)行輔助決策， 提升物聯(lián)網(wǎng)信息處理能力。因此，云計(jì)算作為一種虛擬化、硬件/軟件運(yùn)營(yíng)化的解決方案，可以為物聯(lián)網(wǎng)提供高效的計(jì)算、存儲(chǔ)能力，為泛在鏈接的物聯(lián)網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)引擎。

從目前的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)看，都是各個(gè)行業(yè)自己建設(shè)系統(tǒng)，不便于多種業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，如果沒(méi)有統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)接入、融合的管理平臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)將因?yàn)楦餍袠I(yè)的差異無(wú)法產(chǎn)生規(guī)模化效應(yīng)，增加

了使用復(fù)雜度與成本。

2. 物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)層。任何終端節(jié)點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)中都應(yīng)能實(shí)現(xiàn)泛在互聯(lián)。由節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)末端網(wǎng)絡(luò)，如傳感器網(wǎng)、RFID、家居網(wǎng)、個(gè)域網(wǎng)、局域網(wǎng)、體域網(wǎng)、車域網(wǎng)等，連接到物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)上，從而形成一個(gè)廣泛互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)在核心層可以考慮NGN / IMS融合，在接入層面需要考慮多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合和協(xié)同。由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)獨(dú)立自治，相互間缺乏有效的協(xié)同機(jī)制，造成了系統(tǒng)間干擾、重疊覆蓋、單一網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供能力有限、頻譜資源浪費(fèi)、業(yè)務(wù)的無(wú)縫切換等問(wèn)題無(wú)法解決。面對(duì)日益復(fù)雜的異構(gòu)無(wú)線環(huán)境，為了使用戶能夠便捷地接入網(wǎng)絡(luò)，輕松地享用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，融合已成為信息通信業(yè)的發(fā)展潮流。融合階段是指在各種網(wǎng)絡(luò)連通的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，分布式部署若干信息處理的功能單元，根據(jù)應(yīng)用需求而在網(wǎng)絡(luò)中對(duì)傳遞的信息進(jìn)行收集、融合和處理，從而使基于感知的智能服務(wù)實(shí)現(xiàn)得更為精確。從該階段開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)將從提供信息交互功能擴(kuò)展到提供智能信息處理功能及支撐服務(wù)，并且傳統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向可管、可控、可信的集中智慧參與的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)。

3. 感知節(jié)點(diǎn)及終端。感知節(jié)點(diǎn)既能采集物體本身的有關(guān)信息，也能探測(cè)、存儲(chǔ)、處理乃至融合各種與物體相關(guān)的信息，從而向物聯(lián)網(wǎng)提供各種關(guān)聯(lián)信息。

微電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)、近距離通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和智能標(biāo)簽技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展與成熟使得感知節(jié)點(diǎn)能夠智能地感知物體與環(huán)境并對(duì)其進(jìn)行通信、處理和控制。感知節(jié)點(diǎn)方面的關(guān)鍵技術(shù)有：支持感知內(nèi)容的多媒體化的感知節(jié)點(diǎn)技術(shù)、感知節(jié)點(diǎn)組合化的關(guān)鍵技術(shù)、感知節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和低成本制造、感知節(jié)點(diǎn)在組網(wǎng)和協(xié)同方面的軟硬件框架等。物聯(lián)網(wǎng)需要多樣化、小型化、智能化和低成本的終端。

4.泛在傳感網(wǎng)。泛在傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)末端采用的關(guān)鍵技術(shù)之一。泛在傳感網(wǎng)是由多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)組成的分布式無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)感知溫度、濕度、壓力等環(huán)境參數(shù)，一般提供局域或小范圍內(nèi)物與物之間的信息交換。泛在傳感網(wǎng)一般分成三個(gè)部分：應(yīng)用與服務(wù)層，下一代網(wǎng)絡(luò)層，傳感器網(wǎng)絡(luò)層。應(yīng)用與服務(wù)層提供醫(yī)療、軍事、天氣等服務(wù)；下一代網(wǎng)絡(luò)層由核心網(wǎng)和接入網(wǎng)組成；最末端的傳感器網(wǎng)絡(luò)層屬于感知/延伸層。將傳感技術(shù)與無(wú)源標(biāo)簽結(jié)合在一起將給物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)許多新的應(yīng)用。隨著各項(xiàng)技術(shù)的成熟和發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究將會(huì)取得更大的進(jìn)步，將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)起到重要作用。

5. 物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)平臺(tái)技術(shù)與安全。物聯(lián)網(wǎng)將對(duì)信息進(jìn)行綜合分析并提供更智能的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)子集與共性支撐平臺(tái)之間的關(guān)系、共平臺(tái)的開(kāi)放性與規(guī)范性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用部署所要研究的關(guān)鍵問(wèn)題。面向泛在融合的物聯(lián)網(wǎng)的可管可控可信服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)、如何保證業(yè)務(wù)質(zhì)量和體驗(yàn)質(zhì)量、支持泛在異構(gòu)融合多種商業(yè)模式、提供簽約協(xié)商等管理功能和保護(hù)用戶數(shù)據(jù)隱私等是物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)方面的關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)除了具有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題外，產(chǎn)生了新的安全性和隱私問(wèn)題。在物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的采集、處理和提取的實(shí)現(xiàn)方式與人們現(xiàn)在所熟知的方式是完全不同的，在物聯(lián)網(wǎng)中收集個(gè)人數(shù)據(jù)的場(chǎng)合相當(dāng)多，因此，人類無(wú)法親自掌控私人信息的公開(kāi)。此外，信息存儲(chǔ)的成本在不斷降低，因此信息一旦產(chǎn)生，將很有可能被永久保存，這使得數(shù)據(jù)遺忘的現(xiàn)象不復(fù)存在。確保信息數(shù)據(jù)的安全和隱私是物聯(lián)網(wǎng)必須解決的問(wèn)題，如果信息的安全性和隱私得不到保證，人們將不會(huì)將這項(xiàng)新技術(shù)融入他們的環(huán)境和生活中。

三、結(jié)論

總之，物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)有待突破，應(yīng)用和市場(chǎng)有待于發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域主要研究?jī)?nèi)容可以從下面幾個(gè)方面著手。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)；包括無(wú)線通信、無(wú)線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)、微型傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體通信及寬帶通信等。與此相關(guān)的技術(shù)包括傳感技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、發(fā)現(xiàn)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、嵌入式智能技術(shù)、軟件技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合；物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合；物聯(lián)網(wǎng)的智能終端；如何將現(xiàn)有的智能終端用到物聯(lián)網(wǎng)中或者開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)需要的智能終端是一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)的信息安全和保密；物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展必須實(shí)現(xiàn)一些應(yīng)用領(lǐng)域的示范應(yīng)用，因此相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)是推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要途徑。

參考文獻(xiàn)

1.朱洪波-楊龍祥-于全. 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)思想與應(yīng)用策略研究[J ].通信學(xué)報(bào).2010

篇(5)

【關(guān)鍵詞】無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；雙網(wǎng)；觸發(fā)式通訊鏈路管理技術(shù)；研究

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，融合了無(wú)線通信技術(shù)、數(shù)字電路、微系統(tǒng)技術(shù)、傳感技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)，在交通、環(huán)境、醫(yī)療、軍事等各個(gè)領(lǐng)域中都具有非常廣泛的應(yīng)用，尤其是在一些環(huán)境比較復(fù)雜的區(qū)域的檢測(cè)工作中，應(yīng)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有非常好的應(yīng)用效果，隨著社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)水平都得到了有效的提升，在一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性性能已經(jīng)難以滿足相關(guān)的要求，本文提出的基于雙網(wǎng)的觸發(fā)式通訊鏈路管理技術(shù)對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性性能的提升具有積極的作用，本文就主要針對(duì)其予以簡(jiǎn)單分析。

一、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)單介紹

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有諸多的優(yōu)良性能，并且具有非常廣泛的應(yīng)用范圍，關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)逐漸成為信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在該網(wǎng)絡(luò)中，涉及到的學(xué)科領(lǐng)域是非常的廣的，下面就對(duì)其中的一些關(guān)鍵技術(shù)予以簡(jiǎn)單介紹：

（1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，該部分的主要功能是聯(lián)系起各個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，使其能夠形成多跳的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究中的重點(diǎn)內(nèi)容，路由協(xié)議對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)的工作模式及通信過(guò)程的控制具有非常重要的作用。

（2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在相關(guān)的監(jiān)控區(qū)域中，覆蓋良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)于路由協(xié)議及鏈路層的效率的提升具有非常重要的作用，并且能夠?yàn)樯蠈拥哪繕?biāo)定位、時(shí)間同步、數(shù)據(jù)融合等奠定良好的基礎(chǔ)，從而有效的促進(jìn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載平衡。

（3）數(shù)據(jù)融合技術(shù)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在對(duì)相關(guān)的目標(biāo)進(jìn)行觀察、檢測(cè)的過(guò)程中，存在嚴(yán)重的數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象，如果不對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直接將其傳輸至觀察者，這會(huì)使網(wǎng)絡(luò)流量明顯增大，采用有效的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)中的冗余及部分干擾予以有效的消除，對(duì)于信息準(zhǔn)確度的提高具有積極的作用，并且能夠有效的減少網(wǎng)絡(luò)流量。

（4）時(shí)間同步，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作的過(guò)程中，一個(gè)非常關(guān)鍵的內(nèi)容就是要實(shí)現(xiàn)其各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的協(xié)同作用。

（5）節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)，無(wú)線傳感器中各個(gè)隨機(jī)分布的傳感器節(jié)點(diǎn)在工作的過(guò)程中，能夠?qū)ψ约核幍奈恢眠M(jìn)行準(zhǔn)確、自動(dòng)的定位是非常必要的，并且其定位機(jī)制要能夠滿足分布式計(jì)算、能量高效、健壯性、自組織性等各種要求。

二、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的雙網(wǎng)技術(shù)

現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的劃分難以根據(jù)具體的功能來(lái)進(jìn)行劃分，這使得相關(guān)的通訊網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)時(shí)，通訊鏈路中的冗余現(xiàn)象嚴(yán)重，這與網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能要求不相符，而在雙網(wǎng)技術(shù)中，充分的應(yīng)用了時(shí)間有效通訊子網(wǎng)絡(luò)以及能量有效通訊子網(wǎng)絡(luò)，借助于最小時(shí)間與最小能量?jī)煞矫娴膬?yōu)勢(shì)，對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間有效及能量有效方面的需求具有非常好的平衡性能。

1.雙網(wǎng)模型的提出

為了能夠在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中有效的實(shí)現(xiàn)能量消耗節(jié)省的目標(biāo)，本次研究中，依據(jù)adhoc網(wǎng)絡(luò)中的SMECN與MECN設(shè)計(jì)中的相關(guān)方法，能夠使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在節(jié)省能量的基礎(chǔ)上，很好的滿足無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性傳輸?shù)囊?，要?shí)現(xiàn)最小時(shí)間與最小能量?jī)煞矫娴脑O(shè)計(jì)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上提出了雙網(wǎng)模型，在該模型中對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了有效的劃分，將其劃分為時(shí)間有效通訊子網(wǎng)與能量有效通訊子網(wǎng)兩個(gè)性質(zhì)不同的子網(wǎng)絡(luò)，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，任意的節(jié)點(diǎn)在時(shí)間有效的通訊子網(wǎng)中，具有最小時(shí)間消耗的通訊路徑，并且在能量有效的通訊子網(wǎng)中，具有能量消耗最少的通訊路徑。

2.網(wǎng)絡(luò)假設(shè)

為了方便對(duì)本文中研究的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述，在本次研究中，需要針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作出以下的假設(shè)：

（1）假設(shè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有較好的穩(wěn)定性性能，并且網(wǎng)絡(luò)具有足夠好的健壯性，并且其節(jié)點(diǎn)保持相對(duì)靜止；

（2）假設(shè)在感知區(qū)域中，傳感器的所有節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)均勻分布的，并且其具有足夠大的分布密度，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通訊具有非常好的連通性；

（3）假設(shè)網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)都知道自己以及鄰居節(jié)點(diǎn)的地理位置信息；

（4）假設(shè)所有傳感器節(jié)點(diǎn)具有穩(wěn)定、可靠的通訊質(zhì)量，并且相關(guān)的傳感器能夠在通訊的過(guò)程中，依據(jù)通訊距離來(lái)對(duì)自身的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且在通訊過(guò)程中的能量消耗，滿足相關(guān)的能量模型。

3.雙網(wǎng)的構(gòu)建

本次研究中的雙網(wǎng)構(gòu)建采用的是基于delaunay三角網(wǎng)的構(gòu)建方法，這是計(jì)算幾何中的一種常用的網(wǎng)絡(luò)劃分方法，delaunay三角網(wǎng)具有唯一性、最小角最大、空外接圓特性等性質(zhì)，本次研究中的基于delaunay三角網(wǎng)構(gòu)建EECN的方法主要是依據(jù)三角網(wǎng)空外接圓的特性，能量有效的通訊鏈路選擇的是那些較短的邊，應(yīng)用這種方式構(gòu)建的雙網(wǎng)具有最小能量特性，如果相關(guān)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布均勻，使得網(wǎng)絡(luò)的形式與等邊三角形接近，如果節(jié)點(diǎn)之間的通訊跳數(shù)最少，就能是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)最小能量通信。

在雙網(wǎng)的構(gòu)建過(guò)程中，依據(jù)屬性的不同，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的通訊鏈路進(jìn)行有效的分組是最基本的工作，能量屬性及時(shí)間屬性是分組過(guò)程中最基本的依據(jù)，本次研究中采用的分組方法是基于delanuay三角網(wǎng)的通訊鏈路分組法，采用這種方法進(jìn)行分組，對(duì)于通訊鏈路屬性的區(qū)分具有非常重要的作用，并且在分組的過(guò)程中，只需要依據(jù)局部信息就能夠保證分組的有效性，這能夠使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行的過(guò)程中節(jié)省大量的能量。

本文中應(yīng)用到的DBCLG通訊鏈路分組方法，分組的過(guò)程中主要是依據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量有效的通訊三角形來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中找到一個(gè)能量有效的通訊三角形，那么在該三角形中，其所包含的三條通訊鏈路都具有能量有效性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的所有的能量有效通訊三角形進(jìn)行搜索之后，未被標(biāo)記出的鏈路都是時(shí)間有效的通訊鏈路，這主要是由于時(shí)間有效的通訊鏈路通常不會(huì)在任何能量有效的通訊三角形中出現(xiàn)。

三、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基于雙網(wǎng)的通訊鏈路管理及維護(hù)

1.雙網(wǎng)中的路由

本文中所指的雙網(wǎng)主要指的是邏輯上的劃分，是一種對(duì)通訊鏈路進(jìn)行分組管理的方式，在現(xiàn)實(shí)中，不存在物理意義上的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，本文在對(duì)基于雙網(wǎng)的通訊鏈路管理技術(shù)進(jìn)行分析時(shí)，采用了觸發(fā)式通訊鏈路管理來(lái)作為實(shí)例進(jìn)行分析。

要實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)的最小時(shí)間及最小能量方面的良好性能，主要采用的是構(gòu)建最小跳數(shù)及最小能量通訊網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在本次研究中，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)，只是應(yīng)用TECN與EECN將原有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在邏輯上進(jìn)行劃分，將其劃分為兩個(gè)通訊子網(wǎng)，但是對(duì)于處于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)講，在同一個(gè)時(shí)刻中，該節(jié)點(diǎn)智能屬于其中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并且其在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的路由方式都是不同的，省時(shí)的路由方式或者是節(jié)能的路由方式，并且為了能夠滿足相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)變化要求，所有的節(jié)點(diǎn)都能夠在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)靈活的轉(zhuǎn)換。

在TECN網(wǎng)絡(luò)與EECN網(wǎng)絡(luò)的路由構(gòu)建過(guò)程中，其構(gòu)建方式是多種多樣的，并且不同的通訊子網(wǎng)可以構(gòu)建不同的路由方式，本次研究中所采用的路由方式是最短跳數(shù)的方式，在TECN網(wǎng)絡(luò)中，如果選擇最短跳數(shù)的路由構(gòu)建方式，為了有效的節(jié)省網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，節(jié)點(diǎn)之間的通訊鏈路應(yīng)該盡量應(yīng)用較少的長(zhǎng)距通訊鏈路組成。對(duì)于EECN網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，如果選擇了最短跳數(shù)路由構(gòu)建方式，其通訊路徑應(yīng)該盡量采用較少的短距通訊鏈路組成，采用這種路由策略，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的能量的節(jié)約具有非常重要的作用。

2.雙網(wǎng)之間的有效轉(zhuǎn)換

通過(guò)構(gòu)建雙網(wǎng)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠在時(shí)間與能量上分別取得較好的成果，但是由于雙網(wǎng)的建立只是邏輯上的建立，在實(shí)際的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，其傳輸過(guò)程中是通過(guò)哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸是與當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及數(shù)據(jù)信息自身的性質(zhì)有關(guān)的，如果當(dāng)前的狀態(tài)中，網(wǎng)絡(luò)對(duì)于節(jié)能性能具有較高的要求，數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)該處于EECN網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，這對(duì)于節(jié)省網(wǎng)絡(luò)中的能量的消耗具有非常重要的作用，但是如果相關(guān)數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中，對(duì)于實(shí)時(shí)性具有較高的要求，數(shù)據(jù)的傳輸工作應(yīng)該盡量的處于TECN網(wǎng)絡(luò)上，這能夠有效的減少網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的響應(yīng)時(shí)間，更好的滿足實(shí)時(shí)性要求。

雖然雙網(wǎng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換，但是只有處于時(shí)間有效的通訊鏈路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)切換才具有實(shí)際的意義，因此，雙網(wǎng)轉(zhuǎn)換工作中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是具有時(shí)間有效的鄰居節(jié)點(diǎn)。

3.觸發(fā)式通訊鏈路的管理

鏈路管理主要是指在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)一些特殊的通訊鏈路進(jìn)行有效的管理，并在需要的時(shí)候?qū)ζ溆枰杂行У睦茫@對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的通訊鏈路的利用率的提升具有非常重要的作用，在實(shí)際的應(yīng)用中，要提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的綜合利用率，需要根據(jù)實(shí)際的需求選擇時(shí)間有效通訊鏈路或者能量有效通訊鏈路，在觸發(fā)式通訊鏈路的管理工作中，會(huì)為每條需要實(shí)施管理的通訊鏈路設(shè)計(jì)一個(gè)觸發(fā)器，如果需要對(duì)相關(guān)的通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)施調(diào)整，將該觸發(fā)器觸發(fā)，相關(guān)的觸發(fā)器就會(huì)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際情況來(lái)選擇最優(yōu)的通訊鏈路，這對(duì)于通訊網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間有效率及能量有效率的提升都具有非常重要的作用。

四、結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際的應(yīng)用中具有非常廣泛的應(yīng)用范圍，基于雙網(wǎng)的通訊鏈路管理技術(shù)，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)性及節(jié)能性能的提升都具有非常重要的作用，本文就針對(duì)此進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討。

參考文獻(xiàn)

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篇(6)

關(guān)鍵詞：3G；車聯(lián)網(wǎng)；射頻識(shí)別；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

作者簡(jiǎn)介：周海燕（1977-），女，湖南邵東人，桂林電子科技大學(xué)信息與通信學(xué)院，工程師；覃遠(yuǎn)年（1971-），男，廣西昭平人，桂林電子科技大學(xué)信息與通信學(xué)院，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師。（廣西 桂林 541004）

基金項(xiàng)目：本文系桂林電子科技大學(xué)教改項(xiàng)目“3G移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)和開(kāi)發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：ZSH00503）、“應(yīng)用型通信專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與研究”（項(xiàng)目編號(hào)：ZL230219）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）04-0132-02

目前我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的汽車生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，[1]高速發(fā)展的傳感網(wǎng)和3G 網(wǎng)絡(luò)，得天獨(dú)厚的體制優(yōu)勢(shì)，使中國(guó)有能力在全球率先應(yīng)用汽車移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)――車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles）。車聯(lián)網(wǎng)已被列為我國(guó)重大專項(xiàng)寬帶移動(dòng)通信研究方向之一。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，通過(guò)信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。[2]車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)重點(diǎn)方向，是傳統(tǒng)的交通領(lǐng)域和通信信息技術(shù)領(lǐng)域深度融合的標(biāo)志。[3]3G網(wǎng)絡(luò)為車聯(lián)網(wǎng)提供了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)建成覆蓋全國(guó)的基礎(chǔ)通信網(wǎng)，3G通信網(wǎng)絡(luò)提供了寬帶化的無(wú)線信息傳輸通道，并可以處理圖像、視頻流等多種媒體形式，這為建設(shè)車聯(lián)網(wǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。車聯(lián)網(wǎng)也將為通信業(yè)提供巨大市場(chǎng)，它的應(yīng)用和推廣，可以為3G網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)龐大的用戶市場(chǎng)，并衍生出豐富的行業(yè)應(yīng)用。本文結(jié)合3G通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了車聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的規(guī)劃建設(shè)思路，并就建設(shè)具體目標(biāo)、方案、內(nèi)容等進(jìn)行了深入探討。

一、3G車聯(lián)網(wǎng)及關(guān)鍵技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)及無(wú)線3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和完善，未來(lái)智能交通系統(tǒng)將是合理解決交通堵塞、快速處理交通事故、優(yōu)化城市汽車流量的重要方式之一。[4]通過(guò)先進(jìn)的通信手段將交通設(shè)施、交通工具、出行者、交通管理者等相關(guān)的交通因素聯(lián)結(jié)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)信息化、智能化。在掌握充分信息的情況下，出行者可以選擇出行方式和出行路線，或在出行途中實(shí)時(shí)改變出行方式及路線，以達(dá)到改善出行質(zhì)量的目的。交通管理部門能夠進(jìn)行合理的交通疏導(dǎo)、控制和事件管理；運(yùn)輸部門可隨時(shí)掌握車輛的運(yùn)行情況，進(jìn)行合理地調(diào)度；而交通規(guī)劃部門則可以利用交通信息支持交通規(guī)劃決策、交通發(fā)展戰(zhàn)略決策等?；?G的車聯(lián)網(wǎng)就是通過(guò)裝載在車輛上的電子標(biāo)簽、車載診斷系統(tǒng)、3G無(wú)線通信模塊以及安裝在道路兩旁的無(wú)線射頻識(shí)別、無(wú)線傳感等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上對(duì)車輛屬性信息和動(dòng)態(tài)信息的采集，并對(duì)車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)管和提供綜合服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中車輛作為終端節(jié)點(diǎn)，利用車載終端設(shè)備接入到車聯(lián)網(wǎng)，以獲取包括語(yǔ)音服務(wù)通訊、定位導(dǎo)航、車輛服務(wù)中心連接、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入、車輛第三方信息管理、車輛緊急救援、車輛數(shù)據(jù)和管理、車載娛樂(lè)等服務(wù)。[5]車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)可以概況為以下幾點(diǎn)：[6]

1.通信及其應(yīng)用技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)主要依賴短距離無(wú)線通信和遠(yuǎn)距離的移動(dòng)通信兩種技術(shù)。前者主要是RFID，無(wú)線傳感及WiFi等通信技術(shù)，后者主要是GPRS、3G、LTE-4G等移動(dòng)通信技術(shù)。目前我國(guó)第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成型，考慮到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和車輛的移動(dòng)特性，第二代通信網(wǎng)絡(luò)和第三代通信網(wǎng)絡(luò)互為補(bǔ)充，為車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了基本網(wǎng)絡(luò)支撐。從通信的角度分析，車聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備可以看作高速移動(dòng)通信終端。這兩類通信技術(shù)并不是車聯(lián)網(wǎng)獨(dú)有的關(guān)鍵技術(shù)，因此技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)主要是這些通信技術(shù)的應(yīng)用，如高速公路及停車場(chǎng)自動(dòng)繳費(fèi)、無(wú)線設(shè)備互聯(lián)等短距離無(wú)線通信應(yīng)用及VOIP應(yīng)用（車友在線、車隊(duì)領(lǐng)航等）、監(jiān)控調(diào)度數(shù)據(jù)包傳輸、視頻監(jiān)控等具體應(yīng)用。

2.語(yǔ)音識(shí)別與傳感信息整合

很多電子終端設(shè)計(jì)成手動(dòng)操控模式，由于存在安全隱患，行車過(guò)程中操控終端系統(tǒng)受到極大限制。通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別向車聯(lián)網(wǎng)發(fā)號(hào)施令索取服務(wù)，依靠聽(tīng)覺(jué)接收車聯(lián)網(wǎng)反饋信息從而獲取提供的服務(wù)，這是最適合汽車這種快速移動(dòng)空間的應(yīng)用體驗(yàn)。車聯(lián)網(wǎng)傳感器包括汽車傳感器和道路傳感器。車內(nèi)傳感器提供關(guān)于車的狀況信息；車外傳感器就是用來(lái)感應(yīng)如相對(duì)距離、外部環(huán)境等狀況，這些信息用來(lái)增強(qiáng)安全和輔助駕駛。道路傳感器用于感知和傳遞道路狀況信息，如車流量、車速、路口擁堵情況等，這些信息都能讓車載系統(tǒng)及時(shí)獲得關(guān)于道路及交通環(huán)境的信息。

3.智能車載終端與云計(jì)算融合

車聯(lián)網(wǎng)是一種智能化的新型網(wǎng)絡(luò)，車載終端必須采用開(kāi)放的、智能的終端系統(tǒng)平臺(tái)，能包容不同的通信網(wǎng)絡(luò)，這就要求車聯(lián)網(wǎng)必須采用開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。相應(yīng)協(xié)議研發(fā)應(yīng)結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際特點(diǎn)，注重協(xié)議的運(yùn)行效率，充分考慮信號(hào)處理識(shí)別、信息融合、網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)确矫娴膬?nèi)容。云計(jì)算將在車聯(lián)網(wǎng)中用于分析計(jì)算路況、大規(guī)模車輛路徑規(guī)劃、智能交通調(diào)度、基于龐大案例的車輛診斷計(jì)算等。車聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)一樣都要采用信息服務(wù)融合來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)創(chuàng)新、提供增值服務(wù)。整合信息和資源使車載終端獲得更合適、更有價(jià)值的服務(wù)，如呼叫中心服務(wù)與車險(xiǎn)業(yè)務(wù)整合、遠(yuǎn)程診斷與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)預(yù)約整合、位置服務(wù)與商家服務(wù)整合等。同時(shí)車聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放性、包容性和匿名性帶來(lái)了一些不可避免的安全隱患。車聯(lián)網(wǎng)還應(yīng)考慮防御網(wǎng)絡(luò)攻擊、保護(hù)個(gè)人隱私、確保數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確等方面的關(guān)鍵問(wèn)題。

二、3G車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)思路[6]

教學(xué)及科研用3G車聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)遵循可靠性、開(kāi)放性、可擴(kuò)展性和先進(jìn)性原則，總體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研開(kāi)發(fā)及應(yīng)用體驗(yàn)的要求。圍繞培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和推動(dòng)學(xué)?？蒲泄ぷ鞯饶繕?biāo)，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)要滿足基礎(chǔ)性教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，提供實(shí)驗(yàn)的真實(shí)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约霸攲?shí)的操作步驟等，加深學(xué)生對(duì)移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解。另外，要緊密結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，規(guī)劃和建設(shè)若干個(gè)具有行業(yè)應(yīng)用背景的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)其工程應(yīng)用、設(shè)計(jì)和管理的綜合能力。車聯(lián)網(wǎng)融合了多種技術(shù)，由于多學(xué)科的交叉融合和影響，新的技術(shù)創(chuàng)新成為可能。3G車聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將構(gòu)建射頻識(shí)別、無(wú)線傳感網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件技術(shù)及嵌入式技術(shù)等多種技術(shù)的平臺(tái)，為學(xué)校科研人員提供一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境平臺(tái)支撐，并為開(kāi)展具體的行業(yè)應(yīng)用及交叉學(xué)科的教學(xué)研究提供技術(shù)支持。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置

1.基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)方案整體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容計(jì)劃將滿足移動(dòng)通信與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。3G移動(dòng)通信在實(shí)驗(yàn)設(shè)置上傾向于工程應(yīng)用，如利用3G模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、視頻監(jiān)控等。車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要分支，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分將開(kāi)設(shè)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了激發(fā)學(xué)生的科研興趣，圍繞電子吊桿控制、ETC系統(tǒng)、模擬交通指揮系統(tǒng)、車輛定位和公交線路管理等設(shè)計(jì)出了更多的綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。以下給出部分參考實(shí)驗(yàn)題目及簡(jiǎn)要內(nèi)容。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通信實(shí)驗(yàn)：掌握3G無(wú)線通信傳輸協(xié)議和實(shí)現(xiàn)方式；有線、無(wú)線局域網(wǎng)混合組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)：了解車聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組成及通信調(diào)試；WiFi無(wú)線接入點(diǎn)（AP）管理與配置實(shí)驗(yàn)：了解車聯(lián)網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)知識(shí)；WiFi設(shè)備服務(wù)器管理與配置實(shí)驗(yàn)：了解車聯(lián)網(wǎng)內(nèi)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)模塊知識(shí)；無(wú)線溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)：以溫濕度傳感器為例掌握傳感器在車聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的應(yīng)用；無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）實(shí)驗(yàn)：掌握射頻識(shí)別中電磁感應(yīng)、數(shù)據(jù)交換等基本知識(shí)；模擬交通燈控制平臺(tái)實(shí)驗(yàn)：模擬車聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程交通管控；物流倉(cāng)儲(chǔ)管理平臺(tái)實(shí)驗(yàn)：汽車制造環(huán)節(jié)中倉(cāng)儲(chǔ)物流流程；環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)：模擬工廠、倉(cāng)庫(kù)環(huán)境信息采集和處理；[7]視頻監(jiān)控平臺(tái)實(shí)驗(yàn)：模擬行車視頻、停車場(chǎng)、汽車制造物流視頻監(jiān)控；車輛信息采集與管理實(shí)驗(yàn)：采用RFID技術(shù)采集車輛信息及對(duì)車主信息進(jìn)行管理。

2.車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

利用先進(jìn)無(wú)線傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)等組建一個(gè)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)道路和交通進(jìn)行全面感知，實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)間大范圍、大容量數(shù)據(jù)的交互，對(duì)每一輛汽車進(jìn)行交通全程控制，對(duì)每一條道路進(jìn)行交通全時(shí)空控制，為交通提高效率安全。圖1是車載智能終端及信息交互過(guò)程示意圖，車載終端利用3G模塊經(jīng)過(guò)基站和通信傳輸網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)中心構(gòu)成完整的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。在此平臺(tái)上可以模擬終端行車信息的采集，服務(wù)中心將有效的通行道路路況等信息及時(shí)傳送到終端，這樣實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就形成了一個(gè)綜合的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體驗(yàn)室?；谶@個(gè)平臺(tái)，可以擴(kuò)展建設(shè)幾個(gè)常用的車聯(lián)網(wǎng)智能交通應(yīng)用：[8]ETC系統(tǒng)、車載信息診斷系統(tǒng)、智能充電系統(tǒng)、智能交通指揮以及線路導(dǎo)航，這些模擬應(yīng)用體驗(yàn)加深了師生對(duì)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展的理解，而且能夠支持新的智能交通課題開(kāi)發(fā)。

四、結(jié)語(yǔ)

車聯(lián)網(wǎng)將在緩解城市交通堵塞、減少車輛尾氣污染以及減小車輛安全隱患方面發(fā)揮重要作用。日趨成熟的3G移動(dòng)通信為車輛終端與道路交管系統(tǒng)保持實(shí)時(shí)通訊提供可靠保障。車聯(lián)網(wǎng)必將徹底改變?nèi)祟惓鲂心Ｊ?，未?lái)城市交通將告別紅綠燈、擁堵、交通事故、停車難等一系列問(wèn)題。3G與車聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)不僅助推了高校新興專業(yè)發(fā)展及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，而且促進(jìn)了通信、汽車電子以及智能交通產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步融合。

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篇(7)

關(guān)鍵詞：WSN智能 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器

在信息化社會(huì)，幾乎沒(méi)有任何一種科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用能夠離得開(kāi)傳感器和信號(hào)探測(cè)技術(shù)的支持。生活在信息時(shí)代的人們，絕大部分的日常生活與信息資源的開(kāi)發(fā)、采集、傳送和處理息息相關(guān)。分析當(dāng)前信息與技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，21世紀(jì)的先進(jìn)傳感器必須具備小型化、智能化、多功能化和網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)良特征。

一、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義和特點(diǎn)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以看成是由數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)分布網(wǎng)絡(luò)和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的節(jié)點(diǎn),各節(jié)點(diǎn)通過(guò)協(xié)議自組成一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò),再將采集來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)優(yōu)化后經(jīng)無(wú)線電波傳輸給信息處理中心。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：

1.硬件資源有限。WSN節(jié)點(diǎn)采用嵌入式處理器和存儲(chǔ)器，計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力十分有限。所以，需要解決如何在有限計(jì)算能力的條件下進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理的難題。

2.電源容量有限。為了測(cè)量真實(shí)世界的具體值,各個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)密集地分布于待測(cè)區(qū)域內(nèi),人工補(bǔ)充能量的方法已經(jīng)不再適用。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要儲(chǔ)備可供長(zhǎng)期使用的能量,或者自己從外汲取能量（太陽(yáng)能）。當(dāng)自身攜帶的電池的能量耗盡，往往被廢棄，甚至造成網(wǎng)絡(luò)的中斷。所以，任何WSN技術(shù)和協(xié)議的研究都要以節(jié)能為前提。

3.無(wú)中心。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,所有節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的,沒(méi)有預(yù)先指定的中心, 是一個(gè)對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)通過(guò)分布式算法來(lái)相互協(xié)調(diào),在無(wú)人值守的情況下,節(jié)點(diǎn)就能自動(dòng)組織起一個(gè)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)。而正因?yàn)闆](méi)有中心,網(wǎng)絡(luò)便不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)的脫離而受到損害。節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的抗毀性。

4.自組織。網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開(kāi)無(wú)需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)通過(guò)分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點(diǎn)開(kāi)機(jī)后就可以快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。

5.多跳（Multi-hop）路由。WSN節(jié)點(diǎn)通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十到幾百米，節(jié)點(diǎn)只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。WSN中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成的。

6.動(dòng)態(tài)拓?fù)洹SN是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以隨處移動(dòng)；一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)殡姵啬芰亢谋M或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。這些都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動(dòng)態(tài)拓?fù)浣M織功能。

7.節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，分布密集。WSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、分布范圍廣，難于維護(hù)甚至不可維護(hù)。所以，需要解決如何提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟、硬件健壯性和容錯(cuò)性。

8.傳輸能力的有限性。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,雖然省去了布線的煩惱,但是相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò),低帶寬則成為它的天生缺陷。同時(shí),信號(hào)之間還存在相互干擾,信號(hào)自身也在不斷地衰減,諸如此類。不過(guò)因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量并不算大,這個(gè)缺點(diǎn)還是能忍受的。

9.安全性的問(wèn)題。無(wú)線信道、有限的能量,分布式控制都使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)更容易受到攻擊。被動(dòng)竊聽(tīng)、主動(dòng)入侵、拒絕服務(wù)則是這些攻擊的常見(jiàn)方式。因此,安全性在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。

二、傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究

1.環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)

應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，一般具有部署簡(jiǎn)單、便宜、長(zhǎng)期不需更換電池、無(wú)需派人現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)密集的節(jié)點(diǎn)布置，可以觀察到微觀的環(huán)境因素，為環(huán)境研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了嶄新的途徑傳感器網(wǎng)絡(luò)研究在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)有很多的實(shí)例。這些應(yīng)用實(shí)例包括:對(duì)海島鳥(niǎo)類生活規(guī)律的觀測(cè)；氣象現(xiàn)象的觀測(cè)和天氣預(yù)報(bào)；森林火警；生物群落的微觀觀測(cè)等:

洪災(zāi)的預(yù)警：通過(guò)在水壩、山區(qū)中關(guān)鍵地點(diǎn)合理地布置一些水壓、土壤濕度等傳感器，可以在洪災(zāi)到來(lái)之前預(yù)警信息，從而及時(shí)排除險(xiǎn)情或者減少損失。

農(nóng)業(yè)管理:通過(guò)在農(nóng)田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強(qiáng)度、風(fēng)速等傳感器，可以更好地對(duì)農(nóng)田管理微觀調(diào)控，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。

2.軍事領(lǐng)域

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。

3.一般應(yīng)用

建筑及城市管理各種無(wú)線傳感器可以靈活方便地布置于建筑物內(nèi)，獲取室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，從而為居室環(huán)境控制和危險(xiǎn)報(bào)警提供依據(jù)：

智能家居：通過(guò)布置于房間內(nèi)的溫度、濕度、光照、空氣成分等無(wú)線傳感器，感知居室不同部分的微觀狀況，從而對(duì)空調(diào)、門窗以及其他家電進(jìn)行自動(dòng)控制，提供給人們智能、舒適的居住環(huán)境。

建筑安全：通過(guò)布置于建筑物內(nèi)的圖像、聲音、氣體檢測(cè)、溫度、壓力、輻射等傳感器，發(fā)現(xiàn)異常事件及時(shí)報(bào)警，自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急措施。

智能交通:通過(guò)布置于道路上的速度、識(shí)別傳感器，監(jiān)測(cè)交通流量等信息，為出行者提供信息服務(wù)，發(fā)現(xiàn)違章能及時(shí)報(bào)警和記錄。反恐和公共安全通過(guò)特殊用途的傳感器，特別是生物化學(xué)傳感器監(jiān)測(cè)有害物、危險(xiǎn)物的信息，最大限度地減少其對(duì)人民群眾生命安全造成的傷害。

三、傳感器網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)以應(yīng)用為目標(biāo)，其構(gòu)建是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，涉及到的研究工作和需要解決的問(wèn)題在每一個(gè)層面上都很多。對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及界面接口技術(shù)的研究意義重大。如果我們把傳感器網(wǎng)絡(luò)按其功能抽象成五個(gè)層次的話，將會(huì)包括基礎(chǔ)層(傳感器集合)、網(wǎng)絡(luò)層(通信網(wǎng)絡(luò))、中間件層、數(shù)據(jù)處理和管理層以及應(yīng)用開(kāi)發(fā)層。