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中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)11100067-01
一、無線傳感器網絡的定義
無線傳感器網絡是由大量的具有特定功能的傳感器節點通過自組織的無線通訊方式,相互傳遞信息,協同的完成特定功能的智能專用網絡[1]。它可以實時的監測,感知和采集網絡所監控區域內的各種環境或監測對象的信息,并對收集到的信息進行處理后傳送給終端用戶。
二、無線傳感器網絡的結構
無線傳感器網絡系統基本包括傳感器節點(sensor node),匯聚節點(sink node)和管理節點,其結構如圖1所示。大量的傳感器節點隨機的布置在檢測區域,節點以自組織的形式構成網絡,通過多條中繼方式將檢測到的數據傳送到匯聚節點,最后通過Internet或其他網絡通訊方式將檢測信息傳送到管理節點。同樣的,用戶可以通過管理節點進行命令的,告知傳感器節點收集檢測信息[2]。
傳感器節點是一個具有信息采集,處理和通信能力的微型嵌入式計算機系統,但是受限于攜帶電池能量有限的原因,其處理能力相對較弱。結構如圖2所示。從網絡功能上看,每個傳感器節點除了要處理本地的信息,還需要協助其他節點進行轉發和處理信息。
三、無線傳感器網絡的幾個具體關鍵問題
(一)物理層協議。無線傳感器網絡是一個開放系統互聯,按照國際標準化組織(ISO)的規定,為數據流傳輸所需的物理連接的建立、維護和釋放提供的機械的、電氣的、功能和規程性的模塊就叫做物理層。從這個定義可以看出,物理層需要承擔為數據終端提供數據傳輸通路、傳輸數據和完成管理工作的職責。具體到無線傳感器網絡就是介質的選擇、頻段的選擇、調制技術以及擴頻技術。因為是無線網絡,傳輸介質自然要選電磁波了。不過,源信號要依靠電磁波傳輸必需要通過調制技術變成高頻信號,當抵達接受端時,又通過解調技術還原成原始信號。目前采用的調制方法分為模擬調制和數字調制兩種。它們的區別就在于調制信號所用的基帶信號的模式不同而已(一為數字,一為模擬)。
(二)MAC層協議[3]。信號的傳輸要靠信道,因此信道也就成為了一種寶貴的資源。怎樣合理有效的分配信道,就是數據鏈路層中的MAC子層要解決的問題了。
無線傳感器網絡經常使用的有三種MAC協議:傳感器協議(S-MAC),分布式能量意識協議(DE-MAC)和協調設備協議。S-MAC協議通過調配節點的休眠方式來有效地分配信道;DE-MAC則采用周期性監聽和休眠機制,避免空閑監聽和串音,其目的是減少能耗和增加網絡的生存周期;MD協議則能為大規模、低占空比運行的節點提供了不需要高精度時鐘的可靠通信。
總體來說,無線傳感器網絡的MAC協議在分配信道的同時還要保證系統的能耗最低。
(三)路由。在具備底層傳輸協議的保障后,信息怎樣快速地從源傳輸到目的地就是由路由協議來解決了。簡單來說,路由要實現兩個基本功能:確定最佳路徑和通過網絡傳輸信息。數據傳輸的途徑存于路由表,由路由算法初始化并負責維護。
無線傳感器網絡與普通的網絡不同,它有自己的特點:比如能量受限,通信方式以數據為中心,相鄰節點的數據有著相似性,拓撲結構也在不斷的變化等。與此對應,常規網絡的路由并不一定能適應無線傳感器網絡。
下面來介紹幾種常見的路由協議:
1.泛洪式路由。這是一種非常傳統的路由協議。泛洪式路由不進行維護網絡拓撲和相關路由計算,只負責以廣播形式轉發數據包,因此效率并不高。
2.SPIN。SPIN是一組基于協商并且具有能量自適應功能的協議。節點之間通過協商來確定是否有發送信號的必要,并實時監控網絡中的能量負載來改變工作模式。以上兩種協議都是平面路由協議,依照這種協議,節點并不進行分區歸類。
3.LEACH。LEACH是一種分層網絡協議,它以循環的方式隨機選擇簇首節點,將全網絡的能量負載平均分配到每個傳感器節點,從而達到降低網絡能源消耗的目的。這里要解釋一下簇,簇是分層路由協議的概念,根據分層路由協議,網絡被劃分成不同簇,每一個簇由一個簇首和簇成員組成,多個簇首形成高級的網絡,簇首節點不僅負責其轄下簇內信息的收集和融合處理,還負責簇之間數據的轉發。
4.PEGASIS。PEGASIS可謂LEACH的升級版本。按照其規定,只有最為鄰近的節點才相互通信,節點與匯聚點輪流通信,當所有的節點都與匯聚點通信后,節點再進行新一回合的輪流通信。
(四)軟件的支持[4]。無線傳感器網絡也有一個屬于自己的操作系統TinyOS。這個系統不同于傳統意義上的操作系統,它更像一個編程構架,在此構架下,搭配一組必要的組件,就能方便地編譯出面向特定應用的操作系統。
TinyOS由眾多組件組成,包括了主組件、應用組件、執行組件、傳感組件、通信組件和硬件抽象組件。每一個組件在其內部都封裝了命令處理程序和事件處理程序,它們通過接口聲明所調用的命令和將要觸發的事件。調度器則負責根據任務的輕重緩急來安排系統的工作。
四、結束語
無線傳感器網絡這種新興的技術發展迅猛,已經成為無線網絡研究的熱點。在全球范圍內此技術目前基本處于理論研究和實驗室試驗階段,國內的研究起步也開始不久,從理論上和實際應用都有待于深入研究。
參考文獻:
[1]孫利民,無線傳感器網絡[M].北京:清華大學出版社,2005.
[2]趙志強,無線傳感器網絡結構及關鍵技術介紹[J].蘇州職業大學學報,2007.
[3]林小蘭、肖明波,無線傳感器網絡MAC層協議的分析比較[J].現代電子技術,2007.
[4]李世晗、白躍賓、錢德沛,無線傳感器網絡軟件技術研究[J].計算機應用研究,2007.
作者簡介:
關鍵詞： 無線傳感器；網絡；節點
中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0220062－01
無線傳感器網絡使人們實現了耳聽八方、眼看千里的夢想，在現代衛星技術出現以后，人們實現了洞察全局、明察細微設備的使用，也就職把許許多多的傳感器節點等待在指定的區域，將數據借助無線電波進行傳播，然后回到監控中心，在監控區域內就會收到所有的信息。
1 無線傳感器網絡的組成和特點
1.1 無線傳感器網絡組成
可以將無線傳感器網絡分為控制管理中心、數據分布網絡和數據獲取三部分。它主要有傳感器、通信模塊以及數據處理單元的節點進行集成，各個節點遵循自己的協議，構成了一個分布式的網絡，進一步對采集到的數據進行優化，再通過無線電波傳到信息處理的中心。
1.2 無線傳感器網絡的特點
無線傳感器網絡中具有較多的節點，并且它們是不斷地變化的，這使它具有了和其它普通傳感器網絡不同的獨特“個性”。
1）自行組網及沒有中心的特性。在無線傳感器網絡中，所有節點具有平等的地位，這一網絡沒有預設的中心，更不會指定任何中心，各個節點借助分布式算法完成他們之間的協調，在沒有人看守時，各個節點就會對網絡自發組織起來，進行具體測量。2）動態變化呈網絡拓撲結構。網絡中的節點的變化是無時不有，無處不在的，在這種變化的環境中，它的狀態也會發生相應的變化，再加上無線通信信道具有不穩定的特性，網絡拓撲結構也會因此自行調整，發生一定的變化。3）有限的傳輸能力。無線傳感器網絡借助無線電波對數據完成傳輸，這樣可以省去布線的麻煩，但是與有線網絡相比較，它的不足是帶寬低，這一點還需要在技術方面進行克服。然而，由于單個的節點對數據進行傳輸的量較小，這個缺點產生的不足還很小，人們可以接受。4）受限的能量。為了測量出比較真實的具體值，各個節點在需要測量區域呈密集性地分布，一般不采取人工補充能量的方法。每個節點自身儲備了可以長期使用的能量，有的可以在外界獲取相應的能量，比如太陽能的汲取。5）存在安全隱患。無線傳感器網絡最容易受到外界的攻擊，這主要是因為分布式控制、有限的能量、無線信道的干擾。所以出現了主動入侵、被動竊聽、拒絕服務等常見的攻擊方式。
2 無線傳感器網絡的應用
2.1 軍事方面的應用。對無線傳感器網絡進行研究，較早應用是在軍事領域。因為他具有可較快地部署、自行組織、較強的隱蔽性及容錯性較高的特性，所以它可以完成對敵軍地形的偵察，也可以完成對兵力的布防以及對裝備的偵察，還可以完成對戰場的實時監視、定位，還可以完成戰場評估、核攻擊以及生物化學攻擊的監測與搜索的功能。
2.2 環境方面的應用。對無線傳感器網絡的應用，可以涉及到氣象及地理方面，人們對自然與人為災害進行監測，人們要對農作物的澆和土壤、空氣的變化、家禽及牲畜所在的環境情況進行監視，并通過它做大面積的地表檢測，還要通過它對自然界中的各種鳥類、動物以及昆蟲進行無線跟蹤，對瀕危種群做進一步的研究等。
美國在ALERT的計劃中，研究人員對多種傳感器進行了開發，并用它來對降雨量進行監測，對河水水位及土壤水分做出監測，并依據所得出的數據對一些自然災害進行預防。
2.3 醫療方面的應用。無線傳感器網絡還可以對人體的各項生理數據及健康情況做出檢沒，借助它對醫院的藥品做好管理工作，并將它應用到遠程醫療等相關的醫療領域。在SSIM這個項目中，醫生將100個微型傳感器放入病人的眼里，使盲人能夠有一定程度的視覺提高。科學家還大膽地借助它對“智能醫療之家”進行了創建，也就是在一個5間房的小區住宅內，利用無線傳感器網絡對生命體征進行測量，住戶的主要生命體征，比如血壓、脈搏、呼吸、睡覺姿勢以及每天的活動情況都被測量并進行了數據保存，利用無線傳感器網絡對搜集到的數據被整理，送到相應的醫療機構，進行相應的研究。比如哈佛大學的一個研究小組就是利用無線傳感器網絡絡構，建立了一個醫療監測平臺。
2.4 家庭中的應用。技術人員可以將無線傳感器嵌入到家具及家電中，將傳感器與執行單元組成的無線網絡還有Internet相連接，可以為人們提供比較舒服、便得以及人性化的智能家居環境。用戶還可以更方便簡潔地對家電做到遠程監控，比如在下班前對家里的電飯鍋、電話機、微波爐、錄像機、電腦等家電進行搖控，按照容量的大小和時間的安排，設置煮飯、燒菜的時間，并安排好對電話留言的查收，對電視節目的選擇，和網絡資料的下載等工作。在對家居環境進行控制時，把傳感器的節點安放在各自不同的房間，讓他產生不同的感應。另外，我們可以對各個房間的環境溫度做到局部的控制，甚至利用無線傳感器網絡還能夠對幼兒的早期教育環境做出監測，對兒童的活動范圍進行跟蹤，使這里的研究人員、兒童的父母或者是他們的老師對他們進行全面地了解，并對兒童的學習過程地行行之有效的指導。
2.5 工業方面的應用。無線傳感器網絡可以對車輛進行跟蹤、對機械故障做出正確的診斷、對工業生產進行計劃地監控、對建筑物的狀態進行監測等。將無線傳感器網絡與RFID技術相融合，可以實現智能交通?？梢园阉陀迷谳^危險的工作環境，比如在石油鉆井、煤礦、核電廠等的運用，利用無線傳感器網絡以后，可以對工作現場的比較重要信息進行探測。
2.6 機械故障診斷方面的應用。Intel公司做過一項實驗，就是對芯片制造設備做節點的安裝，借助所安裝的200個傳感器節點，對設備的振動情況進行監控，當測量結果超過了相關數值時，無線傳感器會提供一份監測報告。在美國的貝克特營建集團公司早已經在倫敦的地鐵系統中大膽地對無線傳感器網絡做了檢測。對無線傳感器網絡的應用，可以使大樓、橋梁以及其他建筑物進行感知，并對自身的狀態信息做出匯報。
3 結束語
總而言之，傳感器網絡在當前是國內外的熱點項目，它具有廣闊的發展空間，它的未來應用更廣泛，對技術要求較高。在近幾年的研究中，人們對傳感器網絡自身的特點得到了更深刻的認識，在技術上積累了經驗，有所進步。它是一門先進的技術，對它的研究還需要科技工作者不斷的努力。在國內外專家的努力下，無線傳感器網絡一定會以全新的局面展現在大家面前，必將更好、更廣地應用于各行各業，并造福于人類、造福于社會。
參考文獻：
[1]唐啟濤、陶滔，無線傳感器網絡綜述[J].網絡安全技術與應用，2008（02）：80-82.
[關鍵詞]無線傳感器網絡
中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2013）03-171-01
一、無線傳感器網絡的定義
無線傳感器網絡（WSN，Wireless Sensor Networks）是由大量具有通信和計算能力的微型傳感器節點密集分布在監控區域內部或附近，協作地監控不同位置的物理或環境狀況，且能夠根據周圍環境自主完成指定任務的智能測控網絡系統。它綜合了傳感器、網絡通信、嵌入式計算、無線傳輸、分布式信息處理等領域技術，能夠通過大量微型傳感器協作地監測、采集和處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息，并把信息給用戶。
二、無線傳感器網絡的基本特征
與數字蜂窩移動通信系統（GSM）、藍牙（Bluetooth）、無線局域網（WLAN）等無線通信網絡不同，無線傳感器網絡是類似于傳統Ad-hoe網絡，沒有基站設備支持，自組織、自管理的多跳網絡。無線傳感器網絡是Ad-Hoe網絡應用在傳感器技術中的一種具有動態拓撲結構的組織網絡。
1.自組織的網絡：無線傳感器網絡通常具備自組織能力；
2.自管理的網絡：無線傳感器網絡通常具備自管理能力；
3.網絡規模大，分布密集：無線傳感器網絡中的節點數量多于傳統Ad-hoc網絡中的節點數量，并且分布密度大；
4.網絡節點易出錯：無線傳感器網絡中的節點較之傳統Ad-hoe網絡中的節點更容易出錯；
5.單個節點能力較弱：無線傳感器網絡的節點的計算能力、存儲能力十分有限，無法進行復雜的計算和數據存儲；
6.節點間廣播式通信：無線傳感器網絡節點主要采用廣播方式通信，而傳統Ad-hoe網絡大都采用點對點通信；
7.以數據為中心的網絡：與數據為中心的含義指無線傳感器網絡運行時，通常只關心整個任務的執行情況，用戶在使用網絡查詢事件時，只關心是否獲得了所需的數據，不關心數據是由哪個節點發來。
三、無線傳感器網絡的發展
1998年，美國在先進國防研究項目局（DARPA）的一個研究項目中第一次提出無線自組織傳感器網絡的概念。
2000年IEEE協會成立了IEEE802.15.4工作組，其目標是開發一種供廉價的固定、便攜式或者移動設備使用的低復雜度，低成本，低速率與功耗的無線傳輸技術。2003年IEEE推出了IEEE802.15.4的PHY物理層與MAC媒體接入控制層，其主要的特點就是低成本，易實現，可靠的近距離傳輸操作，而且可以在一個PAN（Personal area network，其范圍為5-10米）里使用同一信道卻有效避免沖突。在IEEE802.15.4里定義了兩種網絡節點：全功能節點與半功能節點。全功能節點可以與任何一個其它的節點進行通訊而半功能節點只能與全功能節點通訊。另外，超寬帶無線通信（UWB[16]）以其高速率、低功耗、抗多徑、低成本等諸多優勢，已成為室內短距離無線網絡的首選方案，這為WSN網絡的數據傳輸開辟了一種嶄新的方案。
關鍵詞：無線傳感器網絡；體系結構；關鍵技術；應用
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A
1概述
無線傳感器網絡是新一代的網絡，有著非常廣泛的應用前景，將來會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。近十年來，無線傳感器網絡已經掀起了新的產業浪潮。我國未來20年預見技術的調查報告中，信息領域157項技術課題有7項與傳感器網絡直接相關。2006年初的《國家中長期科學與技術發展規劃綱要》為信息技術確定了三個前沿方向，其中兩個與無線傳感器的研究直接相關，即智能感知技術和自組織網絡技術?？梢灶A計，無線傳感器網絡的研究與應用是一種必然趨勢，它的出現將會給人類社會帶來極大的變革。
2無線傳感器網絡的定義及體系結構
無線傳感器網絡的定義：無線傳感器網絡就是由安裝在監測區域內大量的微型傳感器組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織的網絡系統，其目的是感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，并發送給觀察者。
傳感器，感知對象和觀察者是傳感器網絡的三個基本要素。
無線傳感器網絡和傳統無線網絡有著不同的體系結構。無線傳感器是由節點結構，網絡結構以及網絡協議體系結構來描述的。
傳感器節點由四部分組成：傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊，
傳感器模塊負責采集監測區域內的信息，并進行數據格式的轉換，將原始的模擬信號轉換成數字信號，將交流信號轉換成直流信號，以供后續模塊使用；處理器模塊又分成兩部分，分別是處理器和存儲器，它們分別負責處理節點的控制和數據存儲的工作；無線通信模塊專門負責節點之間的相互通信；電源模塊為傳感器節點提供能量，一般都是采用微型電池供電。
無線傳感器網絡系統是由傳感器節點、匯聚節點和管理節點組成。大量傳感器節點隨機部署在監測區域，通過自組織的方式構成網絡。傳感器節點采集的數據通過其它傳感器節點逐跳地在網絡中傳輸，傳輸過程中數據可能被多個節點處理，經過多跳后路由到匯聚節點，最后通過互聯網或者衛星到達數據處理中心。也可以沿著相反的方向，通過管理節點對傳感器網絡進行管理，監測任務以及收集監測數據。
網絡協議體系結構是網絡的協議分層以及網絡協議的集合，是對網絡及其部件應完成功能的定義與描述。由網絡通信協議、傳感器網絡管理以及應用支撐技術組成。
分層的網絡通信協議結構類似于傳統的TCP/IP協議體系結構，由物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層組成。
網絡管理技術主要是對傳感器節點自身的管理以及用戶對傳感器網絡的管理。網絡管理模塊是網絡故障管理、計費管理、配置管理、性能管理的總和。其他還包括網絡安全模塊、移動控制模塊、遠程管理模塊。傳感器網絡的應用支撐技術為用戶提供各種應用支撐，包括時間同步、節點定位，以及向用戶提供應用服務接口。
3無線傳感器網絡的特點
目前常見的無線網絡包括移動通信網、無線局域網、藍牙網絡、Adhoc網絡等，與無線傳感器網絡在通信方式、動態組網以及多跳通信等方面有許多相似之處，但同時也存在很大的差別。無線傳感器網絡具有許多鮮明的特點：
3.1 電源能量有限
傳感器節點體積微小，電池的能量有限，且傳感器節點數量多，分布區域廣，部署區域環境復雜，有些區域甚至人員不能到達，所以傳感器節點通過更換電池的方式來補充能源是不現實的。如何產生新的能源，最大化網絡的生命周期，是傳感器網絡面臨的首要挑戰。
3.2 通信能力有限
傳感器網絡的通信帶寬窄而且經常變化，通信覆蓋范圍只有幾十到幾百米。傳感器節點之間的通信斷接頻繁，經常容易導致通信失敗。由于傳感器網絡更多地受到高山、建筑物、障礙物等地勢地貌以及風雨雷電等自然環境的影響，傳感器可能會長時間脫離網絡，離線工作。如何在有限通信能力的條件下高質量地完成感知信息的處理與傳輸，也是傳感器網絡面臨的挑戰。
3.3 網絡規模大，分布廣且計算能力有限
傳感器網絡中的節點分布廣泛且密集，數量巨大，可能達到幾百、幾千萬，甚至更多。這一特點使得網絡的維護十分困難甚至不可維護，因此傳感器網絡的軟、硬件必須具有高強壯性和容錯性。然而傳感器節點是一種微型嵌入式設備，要求價格低功耗小，這些限制必然導致其攜帶的處理器能力比較弱，存儲器容量比較小。為了完成各種任務，傳感器節點需要完成監測數據的采集和轉換、數據的管理和處理、應答匯聚節點的任務請求和節點控制等多種工作。如何利用有限的計算和存儲資源完成諸多協同任務成為傳感器網絡設計的挑戰。
3.4 以數據為中心的網絡和自組織、動態性網絡
傳感器網絡的核心是感知數據，而不是網絡硬件。在傳感器網絡中，傳感器節點不需要地址之類的標識。所以傳感器網絡是一種以數據為中心的網絡。
在傳感器網絡應用中，傳感器節點的位置不能預先精確設定，節點之間的相互鄰居關系預先也不知道，而是通過隨機布撒的方式。這就要求傳感器節點具有自組織能力，能夠自動進行配置和管理，通過拓撲控制機制和網絡協議自動形成轉發監控數據的多跳無線網絡系統。同時，由于部分傳感器節點能量耗盡或環境因素造成失效，以及經常有新的節點加入，這就要求傳感器網絡必須具有很強的適應網絡拓撲結構的動態變化。
傳感器網絡用來感知客觀物理世界，獲取物理世界的信息量。不同的傳感器關心不同的物理量，因此對傳感器的應用系統也有多種多樣的要求。不同的應用背景對傳感器網絡的要求不同，其硬件平臺、軟件系統和網絡協議必然有很大差別，在開發傳感器網絡應用時，更關心傳感器網絡差異。針對每個具體應用來研究傳感器網絡技術，這是傳感器網絡設計不同于傳統網絡的顯著特征。
4無線傳感器網絡的關鍵技術及應用
4.1 無線傳感器網絡的關鍵技術
無線傳感器網絡目前研究的難點涉及通信、組網、管理、分布式信息處理等多個方面。主要關鍵技術如下：
4.1.1 網絡拓撲管理
無線傳感器網絡是自組織的。目前的研究方向是在滿足網絡覆蓋度和連通度的情況下，通過選擇路由路徑，生成一個能高效的轉發數據的網絡拓撲結構。拓撲管理有節點功率控制和層次型拓撲控制兩種。前一種方法是控制每個節點的發射功率，均衡節點單跳可達的鄰居數目。而層次型拓撲控制采用分簇機制，有一些節點作為簇頭，它將作為一個簇的中心，簇內每個節點的數據都要通過它來轉發。
4.1.2 網絡協議
因為傳感器節點具有計算能力、存儲能力、通信能力且攜帶的能量有限，每個節點都只能獲得局部網絡拓撲信息，在節點上運行的網絡協議也要盡可能的簡單。目前研究的重點主要集中在網絡層和MAC層上。網絡層的路由協議主要控制信息的傳輸路徑。好的路由協議不但能考慮到每個節點的能耗，還要能夠關心整個網絡的能耗均衡，使得網絡的壽命盡可能的保持的長一些。MAC層協議主要控制介質訪問，控制節點通信過程和工作模式。設計無線傳感器網絡的MAC協議首先要考慮的是節省能量和可擴展性。由于能量消耗主要發生在載波偵聽，碰撞重傳和接收到不需要的數據處理等方面，MAC層協議的研究也主要在如何減少上述3種情況從而降低能量消耗以延長網絡和節點壽命。
4.1.3 網絡安全
數據的安全性，這主要從兩個方面考慮：一方面是從維護路由安全的角度出發以保證網絡的安全?，F已提出了一種叫“有安全意識的路由”的方法，其思想是找出真實值和節點之間的關系，然后利用這些真實值來生成安全的路由。另一方面是把重點放在安全協議方面。在具體的技術實現上，先假定基站總是正常工作的，并且總是安全的，滿足必要的計算速度、存儲器容量，基站功率滿足加密和路由的要求；通信模式是點到點，通過端到端的加密保證了數據傳輸的安全性?；谝陨锨疤?，典型的安全問題可以總結為：信息被非法用戶截獲；一個節點遭破壞；識別偽節點；如何向已有傳感器網絡添加合法的節點等四個方面。
4.1.4 定位技術
位置信息是傳感器節點采集數據中重要的一部分，沒有位置信息的監測消息可能毫無意義。節點定位是確定傳感器的每個節點的相對位置或絕對位置。節點定位在軍事偵察、環境檢測、緊急救援等應用中尤其重要。節點定位分為集中定位方式和分布定位方式。定位機制也必須要滿足自組織性，魯棒性，能量高效和分布式計算等要求。定位技術也主要有兩種方式：基于距離的定位和距離無關的定位。其中基于距離的定位對硬件要求比較高，通常精度也比較高。距離無關的定位對硬件要求較小，受環境因素的影響也較小，雖然誤差較大，但是其精度已經足夠滿足大多數傳感器網絡應用的要求，所以這種定位技術是研究的重點。
4.1.5 時間同步技術
傳感器網絡中的通信協議和應用，比如基于TDMA的MAC協議和敏感時間的監測任務等，要求節點間的時鐘必須保持同步。有人曾提出了一種簡單實用的同步策略。其基本思想是，節點以自己的時鐘記錄事件，隨后用第三方廣播的基準時間加以校正，精度依賴于對這段間隔時間的測量。這種同步機制應用在確定來自不同節點的監測事件的先后關系時有足夠的精度，設計高精度的時鐘同步機制是傳感網絡設計和應用中的一個技術難點。
4.1.6 數據融合
傳感器網絡為了有效的節省能量，可以在傳感器節點收集數據的過程中，利用本地計算和存儲能力將數據進行融合，取出冗余信息，從而達到節省能量的目的。數據融合可以在多個層次中進行。在應用層中，可以應用分布式數據庫技術，對數據進行篩選，達到融合效果。在網絡層中，很多路由協議結合了數據融合技術來減少數據傳輸量。MAC層也能減少發送沖突和頭部開銷來達到節省能量的目的。當然，數據融合是以犧牲延時等代價來換取能量的節約。
4.2 無線傳感器網絡的應用
無線傳感器網絡的應用前景非常廣闊，隨著無線傳感器網絡的深入研究和廣泛應用，無線傳感器網絡將逐漸深入到人類生活的各個領域。
4.2.1 軍事方面
傳感器網絡具有可快速部署，可自組織，隱蔽性強和高容錯等特點，因此非常適合在軍事上應用。傳感器網絡是由大量隨機分布的節點組成，即使一部分傳感器網絡節點被敵方破壞，剩下的節點依然能夠自組織地形成網絡。利用傳感器網絡能夠實現對敵軍兵力和裝備的監控，戰場的實時監視，目標的定位，戰場評估，核攻擊和生物化學攻擊的監測和搜索等功能。例如，傳感器網絡可以通過分析采集到的數據，得到十分準確的目標定位，從而為火控和制導系統提供準確的制導。利用生物和化學傳感器，可以準確地探測到生化武器的成分，及時提供情報信息，有助于正確防范和實施有效的反擊。
4.2.2 環境科學
隨著人們對于環境的日益關注，環境科學所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統方式采集原始數據是一件困難的工作。傳感器網絡為野外隨機性的研究數據獲取提供了方便，比如，跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環境變化對農作物的影響，監測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，傳感器網絡也可以應用在精細農業中，以監測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。傳感器網絡還有一個重要應用就是生態多樣性的描述，能夠進行動物棲息的生態監控。
4.2.3 智能家居
無線傳感器網絡還能夠應用在家居系統中。例如，2004年3月英特爾公司演示了家庭護理的無線傳感器網絡系統。該系統通過在鞋、家具以家用電器等設備中嵌入半導體傳感器，幫助老齡人士、以及殘障人士的家庭生活，利用無線通信將各傳感器聯網可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理。智能家居網絡系統是將家庭中各種與信息有關的通訊設備、家用電器和家庭保安裝置通過家庭總線技術連接到一個家庭智能化系統上進行集中的或者異地的監視、控制和家庭事務性管理，并保持家庭設施與住宅環境的和諧與協調的系統。
4.2.4 醫療健康
如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節點，如心率和血壓監測設備，利用傳感器網絡，醫生就可以隨時了解被監護病人的病情，進行及時處理。還可以利用傳感器網絡長時間地收集人的生理數據，這些數據在研制新藥品的過程中是非常有用的，而安裝在被監測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而獨特的應用?？傊?，傳感器網絡為未來的遠程醫療提供了更加方便、快捷的技術實現手段。
4.2.5 空間探索
探索外部星球一直是人類夢寐以求的理想，借助于航天器布撒的傳感器網絡節點實現對星球表面長時間的監測，應該是一種經濟可行的方案。NASA的JPL實驗室研制的Sensor Webs就是為將來的火星探測進行技術準備的，已在佛羅里達宇航中心周圍的環境監測項目中進行測試和完善。
4.2.6 其他商業應用
自組織、微型化和對外部世界的感知能力是傳感器網絡的三大特點，這些特點決定了傳感器網絡在商業領域應該也會有不少的機會。比如，嵌入家具和家電中的傳感器與執行機構組成的無線網絡與Internet連接在一起將會為我們提供更加舒適、方便和具有人性化的智能家居環境；城市車輛監測和跟蹤系統中成功地應用了傳感器網絡；美國某研究機構正在利用傳感器網絡技術為足球裁判研制一套輔助系統，以減小足球比賽中越位和進球的誤判率，這套設備現在已經研制成功。此外，在災難拯救、倉庫管理、交互式博物館、交互式玩具、工廠自動化生產線等眾多領域，無線傳感器網絡都將會孕育出全新的設計和應用模式。
5結束語
由于具有覆蓋區域廣闊、監測高精度、可遠程監控、可快速部署、可自組織和高容錯性等特點，盡管目前無線傳感器網絡仍處于初步應用階段，網絡安全研究等方面還面臨著許多不確定的因素和有待解決的問題，但已經展示出了非凡的應用價值。相信在不久的將來，會對人們的生產生活起到不可估量的作用。
參考文獻：
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關鍵詞：無線傳感器網絡；網絡管理；拓撲結構；節能
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2007)18-31534-02
Network Management of Wireless Sensor Networks
DU Jing-lin1,SHI Lan2
(1.Nanjing University of Information Science and Technology Department of Electronic and information Engineering,Nanjing 21004,China;2. Department of Remote sensing,Nanjing 21004,China)
Abstract:Wireless sensor networks are networks consisting of small sensors that are limited in both power and processing. These sensor networks are often used in monitoring applications, such as the environment, structures and animal habitats. Network management is key function in all of networks, including sensor networks. The nature of wireless sensor networks makes networks management a more difficult than that of traditional networks. One main property of network management of sensor networks is topology management. This paper gives a brief background on network management and how it is used into sensor networks. It provides a more detailed look at topology management and some existing topology management algorithms.
Key words:Wireless sensor networks;network management;topology management;Energy conserving
1 概述
無線傳感器網路是由許多能量和處理能力有限的傳感器節點組成。這種網絡能夠用在許多不同的應用，包括環境監測、軍事應用、結構控制與監測、野生動物習性的監測等。無線傳感器網絡在這些應用面臨著許多挑戰，其中最主要的問題是能力消耗問題。傳感器網絡是典型的無人看護網絡，并且緊靠有限電池供電，因此節省能量是部署傳感器網絡非常關鍵的問題。
所有類型的網絡都需要管理和維護。所有的網絡管理都需要一些網絡的管理形式，不同類型網絡可能強調網絡網絡管理的不同方面。在網絡的管理上通常有以下幾種的不同的管理結構：集中式的管理、層次式的管理結構，分布式的管理結構。在集中式管理中，一個中心服務器用來執行網絡管理應用角色；在層次式管理中，包括多個管理平臺，通常有一個服務器和多個客戶端組成網絡管理應用；為了實現分布式網絡管理功能需要分布式管理體系結構，這種結構也適合無線傳感器網絡的網絡管理，在這種結構中，網絡結構利用多個對等平臺來共同管理任務。這種結構可以提供更好的擴展性、可用性和可靠性。
2 網絡管理
無線傳感器網絡的網絡管理與傳統網絡的網絡管理相似，有著相同的管理任務不同的管理方式。例如，性能管理也包括監測網絡保證網絡的覆蓋與連接。傳感器網絡中的安全管理非常困難，因為網絡的自組織特點，采用無線通信以及資源有限。傳感器網絡中的管理一個主要目標是自主性，特別是在故障管理和自動配置中十分重要。由于傳感器網絡是無人看護網絡，自主發現錯誤，自主修復的能力就非常重要；另一個主要問題是，當網絡中一個節點實效后，不能影響整個網絡的操作，不像傳統網絡設備出現故障后會影響一些用戶甚至整個網絡。
在傳感器網絡中的網絡管理有一些新的功能，其中包括拓撲管理、能量管理以及編程管理。節省能量是傳感器網絡中的一個重要方面。節能可以在網絡管理的不同層面和不同方式下進行。其中最通用的辦法是當節點空閑關閉電源，現在又許多協議和算法建立都是為了節省能力。例如，為傳感器網絡開發的特別的MAC協議和路由協議，當傳輸數據時，高效的節省電池的能量。編程和代碼管理是傳感器網絡中的另一個主要功能。傳統的程序升級等功能是通過把節點連接到手提電腦或者PDA等設備上來實現，但是在大規模的網絡管理中，這種方式很不顯示現實，這就需要當某些節點需要更新程序時，通過網絡把有限的數據報通過自組織網絡傳送過去。目前在程序升級領域也是一個非?；钴S的研究方向。在無線傳感器網絡的網絡管理中還有一些主要的思想與傳統網絡不同。節省能量是傳感器網絡的主要問題，次之就是如何高效利用帶寬。一種方法就是通過提取網絡一部分節點的管理信息來實現整個網絡的管理。節省能力和有效利用帶寬的一個主要辦法就是數據聚集。在傳感器網絡中一個網絡節點和其鄰居節點都采集數據，通過比較和數據聚集的辦法，只傳送一個數據信息，消除冗余節點的數據，采用一定的數據收集策略，就可以大大減少數據信息的傳送量，起到節省能量和帶寬的目的。傳統網絡管理是集中式的應用，而無線傳感器網絡是分布式的架構。網絡管理不應該就是收集所有節點的數據，然后無線的傳送到中心管理節點上，在中更應該采用網內處理辦法，采用合適的數據聚集算法，來減少數據傳輸，減少能量消耗和帶寬的開銷。
3 網絡拓撲結構管理
無線傳感器網絡的主要問題是節能，而這也正是拓撲管理的主要的目標。拓撲管理的另一個主要目標是拓撲控制，也就是保證網絡的連通性。在無線傳感器網絡中拓撲管理主要有三個方面的想法：拓撲發現、睡眠周期管理和成簇管理方法。根據文獻[3]，可知在無線傳感器網絡中的拓撲管理主要有以下六個特點：1）對稱性2）連通性3）生成性4）分散性5）低度性6）低干擾性。
3.1拓撲發現
拓撲發現包括一個基站和整個網絡節點網絡的拓撲結構和組織。網絡中節點之間的物理連接情況或者節點之間的邏輯關系信息傳輸到管理節點上，用來維護整個傳感器網絡的拓撲結構圖。基站或者管理站點向整個網絡發出拓撲發現請求，網絡上的節點通過網絡將相關信息傳送回來。在拓撲發現中主要兩種方法，一種方法是采用直接的辦法，節點一旦接受請求信息就立即傳送包含特定節點信息的響；另一種方法是采用聚集的辦法，這種辦法中，節點不是立即響應，而是等待其子孫節點將信息傳回來后，通過聚集然后將信息會傳給初始化節點。
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現有一些對拓撲發現問題的解決方法。例如TopDisc[1]算法使用樹結構，樹的根節點是網絡監測節點，用來發現整個網絡的拓撲。當一個拓撲發現的請求被傳送出去，節點的鄰居集就創建了。TopDisc算法在節點中創建了簇，并且標識簇頭節點用來報告整個網絡的拓撲結構。這是一個近似于貪心的算法來發現網絡的覆蓋集，算法的開始是通過監測節點廣播一個拓撲發現請求包，然后在整個網絡中傳播來實現的。TopDisc算法是近似于集中式的工作方式。該算法有一些可能的應用，如其可以用來報告幾個網絡圖，包括網絡連通圖、網絡可達圖等，還可以用來產生網絡節點的能量分布圖以及節點使用分布圖。
3.2睡眠周期管理
在無線傳感器網絡有些協議和算法通過讓一些冗余節點周期性的休眠來達到網絡節能的目的。這些算法主要是在一定周期內來決定選取哪些節點集進入休眠狀態，而當休眠期結束，必須通過一定的機制來喚醒，以使其在下一輪進入工作狀態。因此維護傳感器網絡中節點的睡眠周期是這類算法協議的主要職責。
這種拓撲管理中的一個算法是STEM算法[4，5]，該算法中，節點在大部分時間里用來感知數據，一旦把數據發送出去，就把節點無線發射裝置關閉，因為無線通信是最主要的耗能源，等需要有數據時在開始通性設備。通常在這種算法要在傳感器節點上裝有兩個無線通信設備，其中第二個無線設備為低負載裝置，主要用來發送喚醒消息。在STEM算法中最主要的問題是延時，當網絡中一個節點要通過一個休眠節點將數據發送出去，必須等待其被喚醒才可以實現，帶來網絡的延遲，而在一些應用中，實時性是非常關鍵的。
3.3基于簇的管理
在現在有許多基于簇管理的算法用來拓撲管理。這些算法可以根據許多方式進行分類，如：基于位置信息和不基于位置信息的；分布式和集中的；基于節點ID和節點度的。我們通過對于基于簇的拓撲管理算法分析總結，按照一定特點歸結為表1。
3.4拓撲管理面臨的挑戰
傳感器網絡中的協議和算法的主要設計目標都是節能，這也是拓撲管理算法的目標。通過減少能量的消耗來最大化網絡的生命周期。算法的維護開銷應該最小化，如果算法中不要求位置信息和時間同步，這將是對能量節省是非常有利的。在實際的應用場景中，移動性是需要的，因此在未來的研究中，能夠支持移動性以及由于某些節點實效而要求算法的魯棒性都是十分必要的。
4 總結與展望
網絡管理是所有類型網絡中都非常關鍵的功能。在傳統的有線網絡中，網絡管理是由服務器控制的典型集中式結構，主要包括了網絡故障管理、配置管理、安全管理、性能管理以及賬戶的管理。
無線傳感器網絡中包括有許多傳感器節點，并且受到了電源和能量的制約。網絡管理在無線傳感器網絡是非常關鍵的，采用分布式的運行方式更為實際。傳感器網絡中網絡管理主要包括了能量管理、編程管理以及拓撲管理。而在拓撲管理中主要可以通過定時讓一些節點進入休眠周期來達到節能的目的，通過簇管理算法來實現網絡的穩定性與節點。目前已經有了許多相關的算法，未來需要更加魯棒、更加節能的算法，在該領域還有許多工作亟待解決。
表1 無線傳感器網絡簇結構算法
參考文獻：
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[7]S.Lindsey and C. S. Raghavenda. "PEGASIS: power-efficient gathering in sensor information systems". IEEE Aerospace Conference Proceedings,2002.
【關鍵詞】無線傳感器網絡;特點;應用
0.引言
隨著傳感器技術、微電子技術、嵌入式計算技術和通信技術等幾種技術的融合和匯聚，具有感知信息、數據處理、存儲和通信能力的微型傳感器被應用于國防軍事、工業生產、環境監測等多個領域。無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks ,WSN)是由一組稠密布置的微型傳感器組成的無線自組織網絡，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋的地理區域內感知對象的信息，并給觀察者。相對于有線傳感器網絡而言，無線傳感器網絡具有成本低、應用靈活、部署快速等優點，具有很大的應用空間。無線傳感器網絡已在軍事、安全、環境、工業、交通、健康和家居等領域，有著廣泛的應用。
1.無線傳感器網絡的體系結構及特點
1.1無線傳感器網絡的結構
無線傳感器網絡由大量集傳感與驅動控制、計算存儲、通信于一體的的嵌入式傳感器節點構成。這些傳感器節點通常包括傳感器節點、網絡協調器節點和應用管理器節點。應用時，傳感器節點分布在不同的角落，采集節點周邊的溫度、濕度、光強度、噪聲、壓力、速度等物理信息，各傳感器節點將采集到的信息發送給特定的對象。圖1為無線傳感器網絡的結構。
圖1 無線傳感器網絡結構
傳感器節點具有信息采集和處理的能力，是由傳感器模塊、數據處理模塊和無線通信模塊組成的微系統。傳感器模塊負責采集外界環境的物理信息并將物理信號轉換為數字信號；數據處理模塊對數字信號進行編碼等處理；無線通信模塊負責將信息傳送到網絡中。傳感器節點實質是以自組織的形式構成無線網絡。網絡協調器節點具有信息處理能力和網絡管理能力，實現傳感器節點與應用管理器節點之間信息的交換。應用管理器節點是用戶于傳感器網絡的接口。用戶通過應用管理器節點實現處理無線傳感器網絡采集到的信息和向無線傳感器網絡應用指令的交互。
1.2無線傳感器的特點
無線傳感器網絡能夠得到廣泛的應用，因其具有以下特點：
1.2.1節點規模大、節點體積小
無線傳感器網絡中傳感器節點密度高，數量巨大，可能達到幾百、幾千萬，甚至更多。體積小是無線傳感器網絡節點一個重要特點，也是實現大量部署的內在要求。
1.2.2自組織
無線傳感器網絡根據組網機制和網絡協議自動對網絡進行配置和管理，傳感器節點有自組織能力，能夠自動形成無線通信系統不需要固定的基礎設施作為網絡樞紐。
1.2.3能適應復雜環境
傳感器網絡主要分布在各種條件惡劣的環境，如軍事邊界或者一些人員難以進入地區。同時，節點容易受高山、建筑物、障礙物等地勢地貌以及風雨雷電等自然環境的影響。
1.2.4部署容易且成本低
只需要在目標區域進行隨機部署，不需要指定特定的位置。相對于有線網絡傳輸，無線網絡傳輸降低了各種成本。
1.2.5可靠性高
無線傳感器節點資源有限，其生命周期主要取決于電池。對無線傳感器節點進行維護、回收和替換的可能性很小。因此，無線傳感器網絡要具有信息傳輸的高度可靠性和對節點失效的高度容錯性。
2.無線傳感器網絡的應用
2.1軍事建設
無線傳感器網絡以其快速布署、自組織和容錯等特點，成為軍事通信控制系統的重要組成部分，可用于兵力、裝備彈藥和物資的監控，陣地和敵情的偵查，戰場的監視，生物化學攻擊的判斷、目標的指示，戰損的評估等。
2.2工農業生產
通過傳感器監測設備的震動、和磨損情況，可以迅速得到設備的健康狀態;通過在生產線上布署傳感器網絡，可以方便的實現在線質量控制。無線傳感器網絡為提高設備性能、提升產品質量、降低成本，提供了一種很好的技術方案。
我國是一個農業大國，深化現代技術在農業中的應用，對推進我國農業生產產業化和現代化進程具有重要作用。將無線傳感器網絡技術應用于現代農業，可實現農業信息采集以及遠程傳輸，為科學決策提供可靠依據。
2.3環境監測
在環境科學研究中，無線傳感器網絡為大規模野外數據采集和氣候氣象監測提供了便利，可用于跟蹤候鳥、小型動物和昆蟲的遷徙地球探測，林火和洪水監測等。如美國Berkley等單位在美國緬因州的GreatDuck島對海燕棲息地的生態環境監測；肯尼亞MPala研究中心對大規模野生動物(野馬，斑馬等)的棲息地進行考察研究；挪威對冰河觀測以了解地球氣候的變化。
2.4安全監控
通過在監控藏所部署無線傳感器網絡，利用場所附近的聲音、震動、光、溫度等物理信息的變化，了解被監控對象的狀態，來防止非法入侵、安全事故等。目前應用較多的是煤礦、電站、通信樞紐、行政中心等。如實時監控煤礦井下環境來進行災害預警，實時監控井下人員和設備的位置來對其進行資源調度，并為災后的輔助救援提供支持。
2.5智能交通
將無線傳感器網絡應用到智能交通系統，作為它的一個信息采集和通信子系統。這個子系統充分利用了無線傳感網絡覆蓋范圍廣、靈活性好和易于大規模部署等特點，來采集全路段的車輛和路面信息。相對于有線交通信息采集通信系統而言，大幅度地降低現有交通監控網絡的成本。通過車載和道路傳感器的配合，駕駛者和交通控制人員可以實時地了解路況和交通信息。布置于道路上的速度識別傳感器，可以監測交通流量等信息，為出行者提供信息服務，并且在發現違章時能及時報警和記錄。 （下轉第143頁）
（上接第131頁）2.6醫療健康
利用無線傳感器網絡節點體積小、易于植入和便于攜帶等特點，其可以用于醫院藥品控制、病人生命體征不間斷采集和監測等領域。
2.7教育教學
無線傳感器網絡作為計算機最前沿技術之一，是泛在學習的技術支撐。無線傳感器網絡的網絡實時性、網絡自組性等為我們未來的學習方式以及教學開辟了新的思路。如乒乓球訓練田、足球裁判輔助系統等可以提高教學效果。
2.8家居生活
通過布置于房間內、家電中的無線傳感器網絡節點，實現自組織無線傳感器網絡系統，感知居室不同部分的溫度、濕度、光照、空氣成分等信息，從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制，同時可實現家電之間的交互和遠程控制，提供給人們舒適的居住環境。
3.結語
無線傳感器網絡融合了微機電、傳感器、嵌入式計算、網絡技術、無線通信和信息處理等技術，知識高度集成，創新度高，是在國際上前沿熱點研究領域之一，應用前景廣闊，對國家安全、社會進步、經濟發展意義重大。這種多學科交叉融合的研究給人們提出了不少新的挑戰，無線傳感器網絡技術的發展還有許多要攻克的難題。
【參考文獻】
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［2］陳聞杰.無線傳感器網絡及其應用研究[C].復旦大學,2006.
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關鍵詞：傳感器；物聯網；無線傳感器網絡
中圖分類號：TP393
文獻標識碼：A
1．引言
無線傳感器網絡和物聯網是比較新的技術領域，而且受到全社會的普遍關注。近年來，世界上某些發達國家加大投入，研究開發這方面的應用，積極攻克在標準上、技術和應用上的尖端技術。我國也把這項技術發展列入國家中長期科技發展規劃，以致當前的無線網絡得以飛速發展。在實現無線傳感器網和物聯網產業化發展過程中，應該認清形勢，積極創造條件，加快發展和應用該項技術。
2．無線傳感網與物聯網的構成
2.1 無線傳感器網絡的構成
無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network）是由大量傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統。它能夠實現數據的采集、量化、處理、融合和傳輸。它綜合了微電子技術、嵌入式計算技術、現代網絡和無線通信技術、分布式信息處理技術等先進技術，能夠協同的實時監測、感知和采集網絡覆蓋區域中的各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理。
無線傳感器網絡是由傳感器網絡節點構成的。應用和監測物理信號的不同決定了傳感器的類型，另外節點的功能和組成也不盡相同。無線傳感器網絡節點的基本組成和功能包括如下幾個單元：傳感單元(由各種不同類型的傳感器和模數轉換功能模塊組成)、處理單元(由嵌入式系統構成，包括CPU、存儲器、嵌入式操作系統等)、通信單元(由無線通信模塊組成)、以及電源部分。也可以選擇其它功能單元如定位系統、移動系統等。
2.2 物聯網的構成
物聯網（Internet of things），是指通過各種手段，將現實世界的物理信息進行自動化、實時性、大范圍、全天候的標記、采集、匯總和分析，并在必要時進行反饋控制的網絡系統。它是通過標準的協議，依靠自動識別技術，通過計算機互聯網實現物品的自動識別和信息的共享?；蛘吆唵蔚恼f，即是通過裝置在各類物體上的電子標簽或稱射頻識別(RFID)，傳感器、二維碼等，經過接口與無線網絡相連，從而給物體賦予智能和通訊能力，這種將物體聯接起來的網絡被稱為“物聯網”。
物聯網絡技術是多種技術的綜合應用。在物聯網系統中應用到的技術主要包括：傳感器技術、射頻識別技術、二維碼技術、微機電系統等。物聯網主要由六方面組成:EPC編碼、EPC標簽、射頻識讀器、Savant(神經網絡軟件)、對象名解析服務(Object Naming Ser-vice，ONS)和實體標記語言(Physical Markup Language， PML)。
2.2.1 EPC編碼
EPC編碼是物聯網的重要組成部分。它是對實體及實體的相關信息進行代碼化.通過統一并規范化的編碼建立全球通用的信息交換語言。
2.2.2 射頻識讀器
在射頻識別系統中，射頻讀寫器是將標簽中的信息讀出，或將標簽所需要存儲的信息寫入標簽的裝置。讀寫器讀出的標簽的信息通過計算機及網絡系統進行管理和信息傳輸。
2.2.3 神經網絡軟件(Savant)
每件產品都加上射頻識別（RFID）標簽之后，在產品的生產、運輸和銷售過程中，識讀器將不斷收到一連串的產品電子編碼。整個過程中最為重要、同時也是最困難的環節就是傳送和管理這些數據。Auto-ID中心提出一種名叫Savant的軟件中間件技術，相當于該新式網絡的神經系統，負責處理各種不同應用的數據讀取和傳輸。
2.2.4 對象名解析服務(Object Name Service，ONS)
EPC標簽對于一個開放式的、全球性的追蹤物品的網絡需要一些特殊的網絡結構。因為標簽中只存儲了產品電子代碼，計算機還需要一些將產品電子代碼匹配到相應商品信息的方法。這個角色就由對象名稱解析服務擔當，它是一個自動的網絡服務系統。
2.2.5 實體標記語言(Physical Mark up Language，PML)
EPC產品電子代碼識別單品，但是所有關于產品有用的信息都用一種新型的標準計算機語言— 實體標記語言(PML)所書寫，PML是基于為人們廣為接受的可擴展標識語言(XML)發展而來的。PML提供了一個描述自然物體，過程和環境的標準，并可供工業和商業中的軟件開發、數據存儲和分析工具之用。它將提供一種動態的環境，使與物體相關的靜態的、暫時的、動態的和統計加工過的數據可以互相交換。它將會成為描述所有自然物體、過程和環境的統一標準，PML的應用將會非常廣泛，并且進入到所有行業。
3．無線傳感器網絡和物聯網的發展現狀
雖然物聯網的概念在我國最近才得到廣泛關注，但物聯網的應用很早就在我國開展。在RFID方面，2009年中國RFID產業市場規模達110億元，相比2008年增長36.8%，已用于物流、城市交通、工業生產、食品追溯、移動支付等方面。
隨著3G網絡的使用，各運營商推出了移動支付方式。如中國電信目前采用RFID技術的UIM卡開通移動支付永久免費優惠活動。該項技術預計未來年增長率將超過60%，在智能樓宇、路燈監控等方面得到廣泛應用。
