智能家居无线传感器网络的发展和研究现状

无线传感器网络是从传感器网络开始的，传感器网络经历了四个发展历程。

第一代传感器网络出现在20世纪70年代，使用具有简单信息信号获取能力的传统传感器，采用单跳传输，连接传感控制器构成传感器网络;第二代传感器网络，具有获取多种信息信号的综合能力，采用串、并接口（如RS-232、RS-485）与传感控制器相连，构成综合多种信息的传感器网络;第三代传感器网络出现在20世纪90年代后期和21世纪初，用具有智能获取多种信息信号能力的传感器，采用现场总线（fieldbus）连接传感控制器，构成局域网络，成为智能化传感器网络;第四代传感器网络正在研究开发， 目前成形并大量投入使用的产品还没有出现。用大量的具有多功能多信息信号获取能力的传感器，-采用自组织凭磕碰入网络，与传感器网络控制器连接，构成无线传感器网络。本书所介绍的无线传感器网络就是指第四代传感器网络。

网络体系结构是网络的协议分层和网络协议的集合，是对网络及其部件所应完成功能的定义和描述。对无线传感器网络来说，其网络体系结构不同于传统的计算机网络和通信网络。网络体系结构由分层的网络通信协议、传感器网络管理和应用支撑技术三部分组成。

分层的网络通信协议结构类似于TCP/lP体系结构;物理层为系统提供一个简单、稳定的信号调制和数据收发技术;数据链路层负责路由生成和路由选择，协调无线媒介的访问;网络层主要负责数据的传输控制，尽量减少相邻节点之间的沖突，保证通信服务质量：如果需要，传输层可为传感网络保持数据流或保证与Internet连接;应用层为不同的应用提供了一个相对统一的高层接口; 电源、移动和任务管理负责传感节点能量、移动和任务分配的监测，帮助传感节点协调感测任务，尽量减少整个系统的功耗。

传感器网络管理技术主要是对传感器节点自身的管理和用户对传感器网络的管理;能量管理平台管理节点如何使用能量，尽量节省能量;移动管理平台检测传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置;任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。在分层协议和网络管理技术的基础上，支持了传感器网络的应用支撑技术。

在无线传感器网络体系结构的这三夫部分中，目前的发展主要集中在几个方面，.在协议通信层，主要研究重点是数据链路层MAC （Multiple Access Control）协议和网络层路由协议;在网络管理技术层，主要研究方向是收集数据的管理、节能问题的解决和网络通信安全的实现;在网络支撑技术层，主要研究点是节点定位问题的解决、时间同步技术的实现和用户应用接口的实现。这其中，协议的研究与节能的实现又是相辅相成的。

到目前为止，无线传感器网络各层通信协议的标准化工作仍然在研究制定之中。无线传感器网络标准化的两个重要的成果是： IEEE 802.15.4低速无线个域网协议（ZigBee联盟是该协议的市场推广和兼容性认证组织）和IEEE 1451.5无线智能传感器接口标准。关于无线传感器网络与IPv6网络互连的标准—6LoWPAN标准已由6LoWPAN工作组发行了草案，但正式标准仍然在修改制订之中。

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