生理无线传感器网络技术研究(2)
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs)是通信技术、计算机技术、传感器技术和网络技术相结合的产物。随着微电子技术、嵌入式发展、现代网络、无线通信技术以及传感器技术的发展，它被认为是影响人类未来生活的十大新兴技术之一。无线传感器网络是由大量无处不在的，具有通信与计算能力的微小传感器节点密集分布在无人值守的监控区域而构成的能够根据环境自主完成指定任务的“智能”自治测控网络系统。它具有分布式处理带来的监测精度高、容错性好、覆盖区域广等优点。目前，无线传感器网络已经被应用于众多领域，如工业生产、环境监测、智能建筑、医疗保健和军事系统等。此外，以物联网为代表的信息革命浪潮正在悄然兴起，作为物联网系统的重要组成部分，无线传感器网络正面临前所未有的发展机遇。在可以预见的未来，无线传感器网络将凭借其“无处不在的计算”深刻改变与人类生产和生活息息相关的各个领域[1,2]。
设计一种满足低成本、低功耗等要求的无线传感器网络的节点设备并实现其通讯，是传感器网络研究的热点之一。本文在研究无线通信协议ZigBee的特点及协议栈、无线传感器网络的体系结构的基础上实现无线传感器网络节点的通信。依据无线传感器网络节点的设计原则，设计一种无线传感器网络通用节点的基本框架，完成节点的软硬件平台的搭建。节点采用短距离无线技术规范ZigBee，利用射频芯片CC2420实现无线传感器网络中节点间的无线通信。
1.1.2 国内外研究状况分析
1998年，Pottie诠释了无线传感器网络的科学意义，美国国防部投入巨资启动“超视距”战场监控的SensIT项目，标志着无线传感器网络的兴起。无线传感器网络最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出“无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇”的论断。由于无线传感器网络具有重要的应用价值，引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。针对无线传感器网络研究较为深入的是美国、欧洲各国及日本、韩国。
美国自然科学基金委员会与2003年制定了传感器网络研究计划，投入大量资金用于支持相关基础理论的研究，较著名的研究项目有加州大学伯克利分校的Smart Dust研究项目，Sun实验室的SPOT和麻省理工学院AMPS项目等。其中，加州大学伯克利分校提出应用网络连通行重构传感器位置的方法，并研制了一套传感器操作系统——TinyOS；南加州大学Heidemann J,Silva F 等提出在生疏环境部署移动传感器的方法、无线传感器网络监视结构及其汇集函数计算和节省能源的计算聚集树构造算法等；IrisNet是Intel公司于美国卡耐基—梅隆大学合作开发的技术，其主要设想是利用XML语言将分散于全球传感器网络上的数据集中起来，并加以灵活应用；在传感器网络通信协议的研究方面，美国康奈尔大学，南加州大学Heidemann J,Silva F 等对无线传感器网络通信协议进行研究，先后提出基于谈判类协议、定向法布类协议、能源敏感类协议、多路径类协议等新的通信协议；在感知数据查询处理技术研究方面，康奈尔大学对数据查询处理技术进行研究，研制了一个测试感知数据查询技术性能的COUGAR系统；南加州大学Heidemann J,Silva F 等研究了无线传感器网络上的聚集函数的计算方法，提出节省能源的计算聚集的树构造算法，并通过实验证明恶劣无线通信机制对聚集计算的性能有很大影响[3]。
国内在无线传感器网络领域的研究也已经在很多研究所和高校展开。中国科学院计算技术研究所在IPv6无线传感器网络节点和适合于IEEE802.15.4标准并满足ZigBee规范的无线传感器网络方面作了很多工作，推出了自主开发的GAINS系列无线传感器网络节点，并且实现了产业化。中科院电子所和沈阳自动化所也分别从传感器技术和控制技术角度入手开展工作，他们专注于传感或控制执行部分，对上层的通信技术和核心微处理器部分涉及较少；浙江大学现代控制工程研究所成立了“无线传感器网络控制实验室”，联合相关单位专门从事面向传感器网络的分布自治系统关键技术及协调控制理论方面的研究；山东省科学院于2004年10月启动了关于无线传感器网络节点操作系统的研究；另外国防科技大学、清华大学、中国科学技术大学、哈尔滨工业大学、电子科技大学、武汉理工大学、南京航空航天大学、北京邮电大学、东南大学和大连理工大学等单位在无线传感器网络方面也都有一定的工作。
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