[转载]无线传感器网络的研究热点浅析

无线传感器引起了世界各国军事部门、工业界和学术界的极大关注。美国军方有包括C4KISR计划、Smart Sensor Web、灵巧传感器网络通信、无人值守地面传感器群、传感器组网系统、网状传感器系统CEC等研究。

美国Intel公司在2002年进行了基于微型传感器网络的新型计算发展规划。

NSF于2003年制定了传感器网络研究计划。

美国Dust Networks和Crossbow Technologies等公司研究的“智能尘埃、Mote”已进入应用测试。在英国、日本、意大利等国家，已经开展了该领域的研究工作。

我国也开展了这一领域的研究工作，具体内容包括无线传感器结点的硬件设计、操作系统、网络路由技术、节能技术、覆盖控制技术等。目前正处于研究和开发阶段，这是一个很有意义的课题，是从理论到实践都需要大量研究的课题。

目前研究热点

在通信协议方面，包括物理层协议，研究传感器网络采用的传输媒体、频段选择及调制方式；数据链路层协议；网络层协议（主要指路由协议；平面路由协议等）。

在传感器网络管理方面，主要的研究热点是能量管理，数据传送所带来的能耗最大，研究休眠、唤醒，以及采用发送功率低的RF等。控制节点对能量的使用，在各层上都可使用，如操作系统、物理层、链路层、路由协议等内容。

另外，还有安全管理的内容，包括传统的无线电电磁干扰方式和对路由机制进行攻击。侵入节点发送误警数据，侵入节点致使网络的某些节点和某些网段互发大量的 无用数据，使能量很快耗尽，传感器网络分立，形成监测黑洞，无法完成正常监测工作。在研究中，可以探索采用扩频通信、传感器节点接入认证、鉴权、数据水印 和数据加密等技术提高网络的安全性。

数据查询管理。COUGAR系统能测试感知数据查询技术性能，提出了在传感器网络上计算聚集函数的容错和可扩展算法，并探索了把传感器网络表示为数据库的 思想，探讨了如何把分布式查询处理技术应用于感知数据查询的处理。在加州大学伯克利分校，研究人员研究了传感器网络的数据查询技术，提出了实现可动态调整 的连续查询的处理方法和管理传感器网络上多查询的方法，应用数据库技术实现了传感器网络上的数据聚集函数，提出了在低能源、分布式无线传感器网络环境下实 现聚集函数的方法，并研制了一个感知数据库系统TinyDB。南加州大学研究了传感器网络上的聚集函数的计算方法，提出了节省能源的计算聚集的树构造算 法，并通过实验证明了无线通信机制对聚集计算的性能有很大的影响。

应用支撑服务，研究时间同步、传感器网络中的通信协议和应用、节点定位等。

典型应用

2002年春，大鸭岛生物监测项目研究开始，在远端利用Mote形成的网络观察动物的栖息地环境。该成果可以通过环境光线、温度……等变化的传感器节点，藉由形成的无线传感器网络远端观察环境，并且长时间搜集环境的变化资料。

Senera的系统，可用于监测桥梁、高架桥、高速公路等道路环境。对许多老旧的桥梁，桥墩长期受到水流的冲刷，传感器能放置在桥墩底部、用以感测桥墩结 构；也可放置在桥梁两侧或底部，搜集桥梁的温度、湿度、震动幅度、桥墩被侵蚀程度等，能减少断桥所造成生命财产的损失。

NASA的空间探测设想，可以通过传感器网络探测、监视外星球表面情况，为人类登陆作准备，它通过火箭、太空舱或探路者进行散播。

类似的典型应用还很多，可以扩展到各行各业中去。

(本文根据汪文勇在CERNET第十二届学术年会上的演讲整理，有删节）