生理无线传感器网络技术研究(3)
无线传感器网络正处在一个特殊的研究阶段，这一阶段从理论到实践都需要大量的研究课题。目前国内外研究的领域主要涉及以下几个方面[4]:
(1)物理层协议。研究传感器网络采用的传输媒介，频段选择，调制方式等。
(2)数据链路层协议。主要包括网络拓扑(对等，层次结构)的形成，信道的接入等。
（3)网络层协议。主要集中在平面和和集群式(分簇树状)路由协议方面。
(4)传输层。包括通信靠性，链路QoS，逐条流控，速率限制和MAC等。
(5)节点的软硬件平台的开发，处理器，射频，传感器以及节点的智能化，微型化。
(6)能量管理。节点能耗控制，动态功率管理(DPM)和动态电压调节(DVS)等。
(7)节点的定位技术的研究主要是定位精度的低成本实现方式的探讨。
(8)安全问题。包括无线电干扰，路由机制的防御，浸入节点的探测和防御，加密等。
(9)数据查询管理。把无线传感器网络表示为数据库的管理方法。
(10)时间同步机制。主要用于一些对时间要求精确的检测任务及安全问题。
国内外很多著名的研究机构均对无线传感器网络进行了深入的研究，他们几乎覆盖了所有的研究领域，但均未取得非常明显的研究成果，很多领域的研究还不够深入和透彻，因而有必要对这一非常有应用前景的研究领域进行深入的探索。
1.2 论文研究的内容及结构安排
1.2.1 研究内容
传感器网络的研究采用系统发展模式，因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统SOC（system-on-chip)芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合，以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化，特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。本文以无线传感器网络的体系结构、无线传感器网络节点技术、无线传感器网络的网络协议、无线通信协议ZigBee的特点以及协议栈为基础，通过总结无线传感器网络硬件节点的设计原则，设计一种无线传感器网络通用节点的基本架构，展开对无线传感器网络的相关研究。
主要的研究内容如下：
1 无线传感器网路的体系结构研究
无线传感器网络的体系构建包括分布式传感器节点、接收和发送器、互联网以及用户接口界面等。无线传感器网络采用分层的通信体系结构，包括无线传感器网络物理层、数据链路层、网络层和高层应用的通信协议，涉及能源管理、拓扑管理、网络管理、QoS支持与网络安全机制的WSN管理以及应用支撑技术等[5]。
2 无线传感器网络节点研究
无线传感器网络节点是一个微型化的嵌入式系统，构成了无线传感器网络的基础支持平台。传感器节点由数据采集单元、微处理器单元、无线通信单元、电源单元等部分组成。数据采集单元负责检测区域内信息的采集和数据转换；微处理器单元负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理等；无线通信单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集的数据；电源管理单元选通所用到的传感器。此外，可以选择的其他辅助单元包括：定位系统、移动系统以及电源自供电系统等，通过预留的通用接口随时添加。
3 无线传感器网络的网络协议研究
网络协议是无线传感器网络系统的一个非常重要的研究方向。网络协议重点研究传感器网络的分布式自治系统及关键技术，适用于传感器网络的网络无线通信协议、支持传感器网络通信的各种协议、时间同步、任务分配与协调控制以及相关的软硬件资源等。网络协议的重点研究目标是如何设计能量高效的传感器网络系统，即如何优化MAC协议和路由协议，来延长网络生存的时间。传感器网络的网络协议是传感器网络其他核心技术和支撑技术的基础。无线网络的链路层网络层协议的性能是制约无线传感器网络的关键因素。
下一篇：基于天光偏振模式的导航技术研究