发表于：2008/1/29 15:45:00
#0楼
军用转民用的典范
无线传感器网络的构想最初是由美国军方提出的，美国国防部高级研究所计划署（DARPA）于1978年开始资助卡耐基－梅隆大学进行分布式传感器网络的研究，这被看成是无线传感器网络的雏形。从那以后，类似的项目在全美高校间广泛展开，著名的有UC Berkeley的Smart Dust项目，UCLA的WINS项目，以及多所机构联合攻关的SensIT计划，等等。在这些项目取得进展的同时，其应用也从军用转向民用。在森林火灾、洪水监测之类的环境应用中，在人体生理数据监测、药品管理之类的医疗应用中，在家庭环境的智能化应用以及商务应用中都已出现了它的身影。目下，无线传 感器网络的商业化应用也已逐步兴起。美国Crossbow公司就利用Smart Dust项目的成果开发出了名 为Mote的智能传感器节点，还有用于研究机构二次开发的MoteWorkTM开发平台。这些产品都很受使用者的欢迎。
组成和特点
无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。
因为节点的数量巨大，而且还处在随时变化的环境中，这就使它有着不同于普通传感器网络的独特“个性”。首先是无中心和自组网特性。在无线传感器网络中，所有节点的地位都是平等的，没有预先指定的中心，各节点通过分布式算法来相互协调，在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没 有中心，网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。
其次是网络拓扑的动态变化性。
第三是传输能力的有限性。
第四是能量的限制。
第五是安全性的问题。
下面，我们将会从几个方面来具体地介绍无线传感器网络。
● 物理层技术
无线传感器网络是一个开放系统互联，按照国际标准化组织（ISO）的规定，为数据流传输所需的物理连接的建立、维护和释放提供的机械的、电气的、功能和规程性的模块就叫做物理层。从这个定义可以看出，物理层需要承担为数据终端提供数据传输通路、传输数据和完成管理工作的职责。具体到无线传感器网络就 是介质的选择、频段的选择、调制技术以及扩频技术。因为是无线网络，传输介质自然要选电磁波了。不过，源信号要依靠电磁波传输必需要通过调制技术变成高频信号，当抵达接受端时，又通过解调技术还原成原始信号。目前采用的调制方法分为模拟调制和数字调制两种。它们的区别就在于调制信号所用的基带信号的模式不 同而已（一为数字，一为模拟）。
信号仅经过调制是不行的，还需要进行扩频。扩频，顾名思义，就是将待传输数据进行频谱扩展的技术。它的好处是：增强了抗干扰能力，可进行多地址通信，保密性提高。常见的扩频技术包括直接序列扩频、跳频、跳时以及线性调频。
在物理层面上，无线传感器网络遵从的主要是IEEE 802.15.4标准。依照此标准，物理层主要进行如下工作：激活和去活无线收发器，检测当前信道的能量，发送指示，信道频率的选择，数据发送与接收。
IEEE 802.15.4标准规划了几个工作频段。其中，2.4GHz频段的物理层可提供250Kb/s的数据传输率，适用于高吞吐量、低延时或低作业周期的场合；工作在869/915MHz频段的物理层则能提供20Kb/s的数据传输率，适用于低速率、高灵敏度和大覆盖面积的场合。
依据IEEE 802.15.4标准的协议被称为Zigbe e，其传输带宽虽然没有Wi-Fi和Blue Tooth大，但是能耗较低，非常适合无线传感器网络。
● MAC层协议
信号的传输要靠信道，因此信道也就成为了一种宝贵的资源。怎样合理有效的分配信道，就是数据链路层中的MAC子层要解决的问题了。
无线传感器网络经常使用的有三种MAC协议：传感器协议（S-MAC），分布式能量意识协议（DE-MAC）和协调设备协议。S-MAC协议通过调配节点的休眠方式来有效地分配信道；DE-MAC则采用周期性监听和休眠机制，避免空闲监听和串音，其目的是减少能耗和增加网络的生存周期；MD协议则能 为大规模、低占空比运行的节点提供了不需要高精度时钟的可靠通信。
总体来说，无线传感器网络的MAC协议在分配信道的同时还要保证系统的能耗最低。
● 能量管理
能耗是无线传感器网络所面临的最大问题，因为节点长期处于无人值守的状况下，有效的能耗策略必不可少。
数据融合是另一项节能技术。多个邻近节点经常会采集同样的信息，发送这些冗余信息就给系统增加了不必要的负担。因此，通过本地计算和筛选，确保发送出最有效的信息就是数据融合的任务。
其他能量管理策略还有冲突避免和纠错以及多跳短距离通信，这里不再一一叙述。
● 软件的支持
无线传感器网络也有一个属于自己的操作系统—TinyOS。这个系统不同于传统意义上的操作系统，它更像一个编程构架，在此构架下，搭配一组必要的组件，就能方便地编译出面向特定应用的操作系统。
TinyOS由众多组件组成，包括了主组件、应用组件、执行组件、传感组件、通信组件和硬件抽象组件。每一个组件在其内部都封装了命令处理程序和事件处理程序，它们通过接口声明所调用的命令和将要触发的事件。调度器则负责根据任务的轻重缓急来安排系统的工作。
Crossbow公司生产的MICA传感器平台上就使用了TinyOS系统。实践证明，其基本应用只占用很少的系统资源，能圆满的完成数据采集、处理和通信组网以及数据传输等任务。
商业化的应用
商业化的无线传感器产品中最常见的就是智能节点。前文也曾提到，UC Berkeley是无线传感器研究开展较早的美国高校。基于他们研发成果的无线传感器器件被称为Mote，这也是目前最为通用的一种无线传感器网络产品， 是由Crossbow公司生产的。最基本的Mote组件是MICA系列处理器/无线模块，完全符合IEEE 802.15.4标准。最新型的MICA2可以工作在868/916、433和315MHz三个频带，数据速率为40Kb/s，通信范围可达1000英 尺。其配备了128KB的编程用闪存和512KB的测量用闪存，4KB的EEPROM，串行通信接口为UART模式。
从应用的情况来看，北美的状况最好，在楼宇自动化、环境监控等方面，无线传感器网络已经开始大展拳脚。但对于中国来说，市场还处于起步阶段，产品应用最多的场合一般是科研机关和大学，多为研究之用。不过，根据相关公司的预测，离无线传感器网络市场起飞的时间也不会太远了。只要这个新技术被社会普遍接 受，市场就会以惊人的速度来扩张。
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无线传感器网络的构想最初是由美国军方提出的，美国国防部高级研究所计划署（DARPA）于1978年开始资助卡耐基－梅隆大学进行分布式传感器网络的研究，这被看成是无线传感器网络的雏形。从那以后，类似的项目在全美高校间广泛展开，著名的有UC Berkeley的Smart Dust项目，UCLA的WINS项目，以及多所机构联合攻关的SensIT计划，等等。在这些项目取得进展的同时，其应用也从军用转向民用。在森林火灾、洪水监测之类的环境应用中，在人体生理数据监测、药品管理之类的医疗应用中，在家庭环境的智能化应用以及商务应用中都已出现了它的身影。目下，无线传 感器网络的商业化应用也已逐步兴起。美国Crossbow公司就利用Smart Dust项目的成果开发出了名 为Mote的智能传感器节点，还有用于研究机构二次开发的MoteWorkTM开发平台。这些产品都很受使用者的欢迎。
组成和特点
无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。
因为节点的数量巨大，而且还处在随时变化的环境中，这就使它有着不同于普通传感器网络的独特“个性”。首先是无中心和自组网特性。在无线传感器网络中，所有节点的地位都是平等的，没有预先指定的中心，各节点通过分布式算法来相互协调，在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没 有中心，网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。
其次是网络拓扑的动态变化性。
第三是传输能力的有限性。
第四是能量的限制。
第五是安全性的问题。
下面，我们将会从几个方面来具体地介绍无线传感器网络。
● 物理层技术
无线传感器网络是一个开放系统互联，按照国际标准化组织（ISO）的规定，为数据流传输所需的物理连接的建立、维护和释放提供的机械的、电气的、功能和规程性的模块就叫做物理层。从这个定义可以看出，物理层需要承担为数据终端提供数据传输通路、传输数据和完成管理工作的职责。具体到无线传感器网络就 是介质的选择、频段的选择、调制技术以及扩频技术。因为是无线网络，传输介质自然要选电磁波了。不过，源信号要依靠电磁波传输必需要通过调制技术变成高频信号，当抵达接受端时，又通过解调技术还原成原始信号。目前采用的调制方法分为模拟调制和数字调制两种。它们的区别就在于调制信号所用的基带信号的模式不 同而已（一为数字，一为模拟）。
信号仅经过调制是不行的，还需要进行扩频。扩频，顾名思义，就是将待传输数据进行频谱扩展的技术。它的好处是：增强了抗干扰能力，可进行多地址通信，保密性提高。常见的扩频技术包括直接序列扩频、跳频、跳时以及线性调频。
在物理层面上，无线传感器网络遵从的主要是IEEE 802.15.4标准。依照此标准，物理层主要进行如下工作：激活和去活无线收发器，检测当前信道的能量，发送指示，信道频率的选择，数据发送与接收。
IEEE 802.15.4标准规划了几个工作频段。其中，2.4GHz频段的物理层可提供250Kb/s的数据传输率，适用于高吞吐量、低延时或低作业周期的场合；工作在869/915MHz频段的物理层则能提供20Kb/s的数据传输率，适用于低速率、高灵敏度和大覆盖面积的场合。
依据IEEE 802.15.4标准的协议被称为Zigbe e，其传输带宽虽然没有Wi-Fi和Blue Tooth大，但是能耗较低，非常适合无线传感器网络。
● MAC层协议
信号的传输要靠信道，因此信道也就成为了一种宝贵的资源。怎样合理有效的分配信道，就是数据链路层中的MAC子层要解决的问题了。
无线传感器网络经常使用的有三种MAC协议：传感器协议（S-MAC），分布式能量意识协议（DE-MAC）和协调设备协议。S-MAC协议通过调配节点的休眠方式来有效地分配信道；DE-MAC则采用周期性监听和休眠机制，避免空闲监听和串音，其目的是减少能耗和增加网络的生存周期；MD协议则能 为大规模、低占空比运行的节点提供了不需要高精度时钟的可靠通信。
总体来说，无线传感器网络的MAC协议在分配信道的同时还要保证系统的能耗最低。
● 能量管理
能耗是无线传感器网络所面临的最大问题，因为节点长期处于无人值守的状况下，有效的能耗策略必不可少。
数据融合是另一项节能技术。多个邻近节点经常会采集同样的信息，发送这些冗余信息就给系统增加了不必要的负担。因此，通过本地计算和筛选，确保发送出最有效的信息就是数据融合的任务。
其他能量管理策略还有冲突避免和纠错以及多跳短距离通信，这里不再一一叙述。
● 软件的支持
无线传感器网络也有一个属于自己的操作系统—TinyOS。这个系统不同于传统意义上的操作系统，它更像一个编程构架，在此构架下，搭配一组必要的组件，就能方便地编译出面向特定应用的操作系统。
TinyOS由众多组件组成，包括了主组件、应用组件、执行组件、传感组件、通信组件和硬件抽象组件。每一个组件在其内部都封装了命令处理程序和事件处理程序，它们通过接口声明所调用的命令和将要触发的事件。调度器则负责根据任务的轻重缓急来安排系统的工作。
Crossbow公司生产的MICA传感器平台上就使用了TinyOS系统。实践证明，其基本应用只占用很少的系统资源，能圆满的完成数据采集、处理和通信组网以及数据传输等任务。
商业化的应用
商业化的无线传感器产品中最常见的就是智能节点。前文也曾提到，UC Berkeley是无线传感器研究开展较早的美国高校。基于他们研发成果的无线传感器器件被称为Mote，这也是目前最为通用的一种无线传感器网络产品， 是由Crossbow公司生产的。最基本的Mote组件是MICA系列处理器/无线模块，完全符合IEEE 802.15.4标准。最新型的MICA2可以工作在868/916、433和315MHz三个频带，数据速率为40Kb/s，通信范围可达1000英 尺。其配备了128KB的编程用闪存和512KB的测量用闪存，4KB的EEPROM，串行通信接口为UART模式。
从应用的情况来看，北美的状况最好，在楼宇自动化、环境监控等方面，无线传感器网络已经开始大展拳脚。但对于中国来说，市场还处于起步阶段，产品应用最多的场合一般是科研机关和大学，多为研究之用。不过，根据相关公司的预测，离无线传感器网络市场起飞的时间也不会太远了。只要这个新技术被社会普遍接 受，市场就会以惊人的速度来扩张。
相关链接：HYB25T1G160TF-5 SAF-C161O-L25M HE732A2430 LM324KPW
如果你逐字逐句地看完这个帖子以后，你的心久久不能平静的话，震撼吗！为什么会有如此好的帖子！那么我告诉你-------有！本文就是本人呢从http://www.weeqoo.com/这个网站转贴过来的。看了以后顺便帮我顶下吧！