物聯(lián)網(wǎng)調(diào)研報(bào)告0511

..物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的定義"物聯(lián)網(wǎng)"的內(nèi)涵是起源于由射頻識(shí)別技術(shù)〔RadioFrequencyIdentification,RFID對(duì)客觀物體進(jìn)行標(biāo)識(shí)并利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換這一概念,并不斷擴(kuò)充、延展、完善而逐步形成的。物聯(lián)網(wǎng)〔theInternetofThings的概念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年《未來(lái)之路》一書(shū),在《未來(lái)之路》中,比爾蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念,只是當(dāng)時(shí)受限于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展,并未引起世人的重視。1998年,美國(guó)麻省理工學(xué)院<MIT>創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)被稱(chēng)作EPC〔ElectronicProductCode電子產(chǎn)品碼系統(tǒng)的"物聯(lián)網(wǎng)"的構(gòu)想。MIT Auto—ID研究中心的定義1999年,美國(guó)麻省理工學(xué)院Auto—ID研究中心首先提出"物聯(lián)網(wǎng)"的概念,主要是建立在物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。具體定義是：把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別<RFID>和條碼等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。[16]1999年時(shí),Auto-ID研究中心希望能發(fā)明一個(gè)能讓電腦與各種物件連結(jié)的網(wǎng)絡(luò),但是到了20XX時(shí),該中心研究人員發(fā)現(xiàn)真正的目標(biāo)是要發(fā)明一個(gè)讓任何物件可以彼此互相連結(jié)的網(wǎng)絡(luò),也就是物聯(lián)網(wǎng)。Auto-ID研究中心設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)涵蓋了幾類(lèi)技術(shù),包括支援的硬件、網(wǎng)絡(luò)軟件和通訊協(xié)議、以及一套各種電腦通用的物體描述語(yǔ)言。通過(guò)這些技術(shù),Auto-ID研究中心希望現(xiàn)有的網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)可以增加物品追蹤和物品分享資訊的能力。20XX時(shí),最可能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃的技術(shù)是RFID標(biāo)識(shí)技術(shù)。ITU2005互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告的定義[14]當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時(shí)汽車(chē)會(huì)自動(dòng)報(bào)警；早晨出門(mén)時(shí),公文包會(huì)提醒主人忘帶了什么東西；衣服會(huì)"告訴"洗衣機(jī)對(duì)顏色和水溫的要求……這是國(guó)際電信聯(lián)盟2005年1份報(bào)告中描繪的"物聯(lián)網(wǎng)"時(shí)代的圖景。20XX,國(guó)際電信聯(lián)盟〔ITU發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》,正式提出了"物聯(lián)網(wǎng)"的概念,包括了所有物品的聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用。ITU在報(bào)告中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念進(jìn)行擴(kuò)展,提出任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間的互聯(lián),無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)和無(wú)所不在計(jì)算的發(fā)展愿景,除RFID技術(shù)外,傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能終端等技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s1120XXITU報(bào)告中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的詮釋ITU提出了一套更大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)打造方法,整合結(jié)合感測(cè)元件和智慧型管理技術(shù),包括識(shí)別用的標(biāo)識(shí)物件、偵測(cè)感覺(jué)巡航的感測(cè)器和無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)卡、負(fù)責(zé)思考的嵌入式系統(tǒng),以及縮小裝置體積的納米技術(shù)。ITU這份物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告也成為各國(guó)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的重要參考范本。EPoSS2008報(bào)告的定義[18]歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(tái)<EPoSS>在2008年5月27日發(fā)布了《InternetofThingsin2020》報(bào)告。該報(bào)告分析預(yù)測(cè)了未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,認(rèn)為RFID和相關(guān)的識(shí)別技術(shù)是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的基石,因此更加側(cè)重于RFID的應(yīng)用及物體的智能化。報(bào)告中給出的物聯(lián)網(wǎng)定義是：由具有標(biāo)識(shí),虛擬個(gè)性的物體/對(duì)象所組成的網(wǎng)絡(luò),這些標(biāo)識(shí)和個(gè)性等信息在智能空間使用智慧的接口與用戶(hù)、社會(huì)和環(huán)境進(jìn)行通信。報(bào)告中指出,未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用包括：零售,RFID將取代條形碼對(duì)商品進(jìn)行標(biāo)識(shí),電子行業(yè)的進(jìn)步將會(huì)使RFID標(biāo)簽價(jià)格更便宜,對(duì)零售商更具吸引力。物流,倉(cāng)庫(kù)出入貨物將實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化管理,訂單會(huì)自動(dòng)提供給供應(yīng)商,貨物可以不需人為干預(yù)就從生產(chǎn)者運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者那里。生產(chǎn)和運(yùn)輸可動(dòng)態(tài)調(diào)整,從而節(jié)省時(shí)間和精力。制藥,除了生產(chǎn)、零售和物流可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,電子標(biāo)簽的還可以使用藥者更容易熟悉藥物的不利影響和最佳劑量。食品,消費(fèi)者可追蹤每種食物的來(lái)源,關(guān)注動(dòng)植物生長(zhǎng)過(guò)程中的每一個(gè)階段,確保食品安全。未來(lái)的泛在物聯(lián)網(wǎng)將使我們身邊的一切物品交換信息和協(xié)同工作,大大提高我們的生活質(zhì)量。歐盟RFID和物聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目組2009報(bào)告2009年9月15日,歐盟第七框架下RFID和物聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目組<ClusterofEuropeanResearchProjectsonTheInternetOfThings：CERP-IoT>發(fā)布了《物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖》研究報(bào)告。報(bào)告中其中提出了新的物聯(lián)網(wǎng)概念：物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)組成部分,可以被定義為基于標(biāo)準(zhǔn)的和可互操作的通信協(xié)議。且具有自配置能力的,動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)中的"物"都具有標(biāo)識(shí)、物理屬性和實(shí)質(zhì)上的個(gè)性。使用智能接口實(shí)現(xiàn)與信息網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫整合。該項(xiàng)目組的主要研究目的是便于歐洲內(nèi)部不同RFID和物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目之間的組網(wǎng)；協(xié)調(diào)包括RFID的物聯(lián)網(wǎng)研究活動(dòng)；對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)平衡,以使得研究效果最大化；在項(xiàng)目之間建立協(xié)同機(jī)制。歐盟《物聯(lián)網(wǎng)研究路線圖》將物聯(lián)網(wǎng)研究分為10個(gè)層面：①感知：ID發(fā)布機(jī)制與識(shí)別②物聯(lián)網(wǎng)宏觀架構(gòu)③通訊〔OSI物理與鏈路層④組網(wǎng)〔OSI網(wǎng)絡(luò)層⑤軟件平臺(tái)、中間件〔OSI網(wǎng)絡(luò)層以上⑥硬件⑦情報(bào)提煉⑧搜索引擎⑨能源管理⑩安全目前較為公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過(guò)射頻識(shí)別<RFID>、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行信息交換和通訊,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。[7]物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)IBM的"智慧地球"[9][17]提到物聯(lián)網(wǎng),不得不提一下IBM的智慧地球,IBM可以說(shuō)是物聯(lián)網(wǎng)概念的忠誠(chéng)的推動(dòng)者。2009年1月28日．奧巴馬就任美國(guó)總統(tǒng)后,與美國(guó)工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次"圓桌會(huì)議",作為僅有的兩名代表之一,IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出"智慧地球"這一概念,建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。"智慧地球"被美國(guó)人認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立全球競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵戰(zhàn)略。智慧地球的核心是以一種更智慧的方法通過(guò)利用新一代信息技術(shù)來(lái)改變政府、公司和人們相互交互的方式,以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度。其核心是3I:更透徹的感知<Instrumented>這里的"更透徹的感知"是超越傳統(tǒng)傳感器、數(shù)碼相機(jī)和RFID的更為廣泛的一個(gè)概念。具體來(lái)說(shuō),它是指利用任何可以隨時(shí)隨地感知、測(cè)量、捕獲和傳遞信息的設(shè)備、系統(tǒng)或流程。通過(guò)使用這些新設(shè)備,從人的血壓到公司財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)或城市交通狀況等任何信息都可以被快速獲取并進(jìn)行分析,便于立即采取應(yīng)對(duì)措施和進(jìn)行長(zhǎng)期規(guī)劃。背后的技術(shù)：到20XX,世界上每個(gè)人將擁有10億晶體管,平均每個(gè)晶體管成本只有十萬(wàn)分之一美分。該技術(shù)已被嵌入到數(shù)十億的設(shè)備中,如車(chē)、器具、道路等。兩年內(nèi)全球共生產(chǎn)了300億個(gè)RFI<無(wú)線射頻識(shí)別>標(biāo)記。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年手機(jī)用戶(hù)將會(huì)達(dá)到50億。傳感器已被利用到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)—供應(yīng)鏈、醫(yī)療保健網(wǎng)絡(luò)、城市,甚至河流等自然系統(tǒng)。更全面的互聯(lián)互通<Interconnected>互聯(lián)互通是指通過(guò)各種形式的高速的高帶寬的通信網(wǎng)絡(luò)工具,將個(gè)人電子設(shè)備、組織和政府信息系統(tǒng)中收集和儲(chǔ)存的分散的信息及數(shù)據(jù)連接起來(lái),進(jìn)行交互和多方共享。從而更好地對(duì)環(huán)境和業(yè)務(wù)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,從全局的角度分析形勢(shì)并實(shí)時(shí)解決問(wèn)題,使得工作和任務(wù)可以通過(guò)多方協(xié)作來(lái)得以遠(yuǎn)程完成,從而徹底地改變了整個(gè)世界的運(yùn)作方式。背后的技術(shù)：預(yù)計(jì)到20XX網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)將達(dá)到20億,HSPA<高速分組接入>技術(shù)將促成"三種屏幕"<電視、電腦和移動(dòng)手機(jī)>的融合,并有可能實(shí)現(xiàn)不中斷的網(wǎng)絡(luò)連接。數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的事物緊密相連—汽車(chē)、家用電器、相機(jī)、道路、管道,甚至醫(yī)藥品和家畜。更深入的智能化<Intelligent>智能化是指通過(guò)深入分析收集到的數(shù)據(jù),獲取更加新穎、系統(tǒng)且全面的洞察來(lái)解決特定問(wèn)題。這要求使用先進(jìn)技術(shù)<如數(shù)據(jù)挖掘和分析工具、科學(xué)模型和功能強(qiáng)大的運(yùn)算系統(tǒng)>來(lái)處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析、匯總和計(jì)算,以便整合和分析海量的跨地域、跨行業(yè)和職能部門(mén)的數(shù)據(jù)和信息,并將特定的知識(shí)應(yīng)用到特定行業(yè),特定的場(chǎng)景,特定的解決方案中以更好地支持決策和行動(dòng)。背后的技術(shù)：IBM的Roadrunner超級(jí)計(jì)算機(jī)突破了"petaflop"限制—每秒鐘可以進(jìn)行一千兆次運(yùn)算,而exaflop計(jì)算機(jī)將實(shí)現(xiàn)下一個(gè)具有里程碑意義的計(jì)算速度,即每秒鐘將進(jìn)行一百萬(wàn)兆次運(yùn)算,計(jì)算速度比Roadrunner快1000倍。超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算可被應(yīng)用于處理、建模、預(yù)測(cè)和分析流程將產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)。圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s12IBM的"智慧地球"IBM在《智慧地球贏在中國(guó)》報(bào)告中對(duì)以下六大領(lǐng)域改革前景作出的預(yù)測(cè)：智慧的電力賦予消費(fèi)者管理其電力使用并選擇污染最小的能源的權(quán)力,這樣可以提高能源使用效率并保護(hù)環(huán)境。同時(shí),它還能確保電力供應(yīng)商有穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng),亦能減少電網(wǎng)內(nèi)部的浪費(fèi)。這些確保了經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展所需的可持續(xù)能源供應(yīng)。智慧的醫(yī)療解決醫(yī)療系統(tǒng)中的主要問(wèn)題,如醫(yī)療費(fèi)用過(guò)于昂貴難以負(fù)擔(dān)<特別是農(nóng)村地區(qū)>、醫(yī)療機(jī)構(gòu)職能效率低下以及缺少高質(zhì)量的病患看護(hù)。解決這些問(wèn)題可以推動(dòng)構(gòu)建和諧社會(huì),因?yàn)橹挥惺忻窠】挡拍軇趧?dòng)創(chuàng)造價(jià)值。智慧的城市中國(guó)的商用和民用城市基礎(chǔ)設(shè)施不完善、城市治理和管理系統(tǒng)效率低下,以及緊急事件響應(yīng)不到位等問(wèn)題亟需解決。城市是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的核心,智慧的城市可以帶來(lái)更高的生活質(zhì)量、更具競(jìng)爭(zhēng)力的商務(wù)環(huán)境和更大的投資吸引力。智慧的交通采取措施緩解超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施面臨的壓力。減少擁堵意味著產(chǎn)品運(yùn)輸時(shí)間縮短、工人交通時(shí)間縮短生產(chǎn)力提高,同時(shí)更能減少污染排放,更好的保護(hù)環(huán)境。智慧的供應(yīng)鏈智慧的供應(yīng)鏈致力于解決由于交通運(yùn)輸、存儲(chǔ)和分銷(xiāo)系統(tǒng)效率低下造成的物流成本高和備貨時(shí)間長(zhǎng)等系統(tǒng)問(wèn)題。成功地解決這些問(wèn)題將刺激國(guó)內(nèi)貿(mào)易,提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,并將助力經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。智慧的銀行業(yè)提高中國(guó)的銀行在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力,減輕風(fēng)險(xiǎn),提高市場(chǎng)穩(wěn)定性,進(jìn)而更好的支持小公司、大企業(yè)和個(gè)體經(jīng)營(yíng)的發(fā)展。歐盟行動(dòng)計(jì)劃[3]2009年6月18日,歐盟在比利時(shí)首都布魯塞爾向歐洲議會(huì)、歐洲理事會(huì)、歐洲經(jīng)濟(jì)與社會(huì)委員會(huì)和地區(qū)委員會(huì)提交了以《物聯(lián)網(wǎng)——?dú)W洲行動(dòng)計(jì)劃》為題的公告。公告列舉了行動(dòng)計(jì)劃所包含的14項(xiàng)行動(dòng)：行動(dòng)1：管理討論和決定以下議題：物聯(lián)網(wǎng)管理原則；分散管理層次的"體系結(jié)構(gòu)"行動(dòng)2：監(jiān)測(cè)隱私和私人數(shù)據(jù)保護(hù)問(wèn)題歐盟委員會(huì)最近通過(guò)了一項(xiàng)建議,該建議提供了依從隱私和數(shù)據(jù)保護(hù)原則的RFID應(yīng)用指南。20XX,該委員會(huì)還將公布泛在信息社會(huì)隱私與信任的指導(dǎo)意見(jiàn)。行動(dòng)3："芯片沉默"應(yīng)有個(gè)人能夠在任何時(shí)候都能斷開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。行動(dòng)4：對(duì)新出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別采取監(jiān)管和非監(jiān)管措施,以提供一個(gè)滿(mǎn)足"信任、接受和安全"的政策框架。行動(dòng)5：物聯(lián)網(wǎng)作為重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)資源密切跟蹤物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。行動(dòng)6：標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)歐盟委員會(huì)將會(huì)對(duì)現(xiàn)有的以及未來(lái)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估,必要時(shí)將推出附加標(biāo)準(zhǔn)。密切跟蹤歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織<ETSI、CEN、CENELEC>以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織<ISO,ITU>和其他標(biāo)準(zhǔn)化組織與機(jī)構(gòu)<IETF,EPCglobal等>的標(biāo)準(zhǔn)制定。行動(dòng)7：研究與發(fā)展歐盟委員會(huì)將會(huì)持續(xù)資助歐盟第七框架計(jì)劃中有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)方面的研究項(xiàng)目,特別是在微電子學(xué)、非硅組件、能源獲取技術(shù)、泛在定位、無(wú)線通信智能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、語(yǔ)義學(xué)、隱私與安全、軟件模擬人的推理以及新的應(yīng)用等重要的技術(shù)領(lǐng)域。行動(dòng)8：公私合作歐盟委員會(huì)正籌備建立4個(gè)物聯(lián)網(wǎng)可以發(fā)揮重要作用的公共——私人伙伴關(guān)系,其中"綠色轎車(chē)"、"節(jié)能建筑"和"未來(lái)工廠"已經(jīng)被歐盟委員會(huì)提議作為經(jīng)濟(jì)恢復(fù)一攬子計(jì)劃的一部分,而"未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)"旨在進(jìn)一步整合與未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的ICT研究工作。行動(dòng)9：創(chuàng)新與試驗(yàn)項(xiàng)目啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目,以推廣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的部署,如：電子健康、電子無(wú)障礙、氣候變化等。行動(dòng)10：通報(bào)制度歐盟委員會(huì)將會(huì)定期向歐洲議會(huì),歐洲理事會(huì),歐洲經(jīng)濟(jì)和社會(huì)委員會(huì),地區(qū)委員會(huì),歐盟第29條數(shù)據(jù)保護(hù)工作組<歐洲知名的隱私監(jiān)督機(jī)構(gòu)——編者注>以及其他相關(guān)機(jī)構(gòu)通報(bào)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)展。行動(dòng)11：國(guó)際對(duì)話(huà)歐盟委員會(huì)將在物聯(lián)網(wǎng)所有方面加強(qiáng)與國(guó)際合作伙伴現(xiàn)有的對(duì)話(huà)力度,目的是在聯(lián)合行動(dòng)、共享最佳實(shí)踐和推進(jìn)各項(xiàng)工作實(shí)施上取得共識(shí)。行動(dòng)12：RFID再循環(huán)作為廢物管理行業(yè)定期檢測(cè)的一部分,歐盟委員會(huì)將開(kāi)展一項(xiàng)研究,來(lái)評(píng)估推行再循環(huán)標(biāo)簽的難度以及將現(xiàn)有標(biāo)簽作為再循環(huán)物的利弊。行動(dòng)13：檢驗(yàn)歐盟統(tǒng)計(jì)局將于20XX12月公布有關(guān)RFID技術(shù)使用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)采用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的檢測(cè)將會(huì)提高其信息的透明度,并可以評(píng)估這些技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的影響以及歐盟政策的有效性。行動(dòng)14：評(píng)估進(jìn)展程度歐盟委員會(huì)將使用第七框架計(jì)劃來(lái)指導(dǎo)這項(xiàng)工作,具體而言就是召集歐洲利益攸關(guān)者并且確保與世界其他地區(qū)定期對(duì)話(huà)和分享最佳實(shí)踐。日本其實(shí)日本早在20XX就提出了e-Japan〔electronic-Japan戰(zhàn)略去推進(jìn)高度信息化社會(huì)的建設(shè),在寬帶化,信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及信息技術(shù)的應(yīng)用普及等方面均取得了超乎預(yù)期的進(jìn)展。20XX3月,日本政府召開(kāi)了"實(shí)現(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)社會(huì)政策"座談會(huì)。同年5月,"u-Japan"〔ubiquitous-Japan戰(zhàn)略正式誕生,u-Japan由日本信息通信產(chǎn)業(yè)的主管機(jī)關(guān)總務(wù)省提出,即物聯(lián)網(wǎng)〔泛在網(wǎng)戰(zhàn)略。目標(biāo)是到20XX把日本建成一個(gè)充滿(mǎn)朝氣的國(guó)家,使所有的日本人,包括兒童和殘疾人,都能積極地參與日本社會(huì)的活動(dòng)。通過(guò)無(wú)所不在的物聯(lián)網(wǎng),創(chuàng)建一個(gè)新的信息社會(huì)。韓國(guó)韓國(guó)RFID技術(shù)已與07年被采用為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),國(guó)內(nèi)上下已經(jīng)開(kāi)始了射頻設(shè)備的部署。2009年10月13日,韓國(guó)通過(guò)了《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建基本規(guī)劃》,將物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)確定為新增長(zhǎng)的動(dòng)力,計(jì)劃在20XX之前創(chuàng)造50萬(wàn)億韓元的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。同時(shí),韓國(guó)通信委員會(huì)也樹(shù)立了到20XX"通過(guò)構(gòu)建世界最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)實(shí)施,打造未來(lái)廣播通信融合領(lǐng)域超一流ICT<InformationandCommunicationsTechnology>強(qiáng)國(guó)"的目標(biāo),并為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),確定了構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、營(yíng)造物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)散環(huán)境等四大領(lǐng)域、12項(xiàng)詳細(xì)課題。"感知中國(guó)"[8][9]20XX8月,溫家寶總理在考察中科院XX高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心時(shí)強(qiáng)調(diào)了三項(xiàng)任務(wù)：一是把傳感系統(tǒng)和3G中的TD技術(shù)結(jié)合起來(lái)；二是在國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)中,加快推進(jìn)傳感網(wǎng)發(fā)展；三是盡快建立中國(guó)的傳感信息中心,或者叫"感知中國(guó)"中心。"感知中國(guó)"的提出是物聯(lián)網(wǎng)上升到我國(guó)戰(zhàn)略層面的標(biāo)志性事件。2009年11月3日,溫家寶總理發(fā)表了題為"讓科技引領(lǐng)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展"的講話(huà),強(qiáng)調(diào)了"科學(xué)選擇新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)非常重要。選對(duì)了就能跨越發(fā)展,選錯(cuò)了將會(huì)貽誤時(shí)機(jī)"。其中指出：要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),及早部署后IP時(shí)代相關(guān)技術(shù)研發(fā),使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、邁向信息社會(huì)的"發(fā)動(dòng)機(jī)"。2009年11月26日,《人民日?qǐng)?bào)》刊發(fā)了題為《物聯(lián)網(wǎng),讓生活更美好》的長(zhǎng)篇訪談,以問(wèn)答的形式專(zhuān)訪了中科院XX微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心主任劉海濤。劉海濤認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)是同一個(gè)東西,從技術(shù)角度叫傳感網(wǎng),從用戶(hù)和產(chǎn)業(yè)角度又叫物聯(lián)網(wǎng)。傳感網(wǎng)是學(xué)名,物聯(lián)網(wǎng)是俗名。物物互聯(lián)的精髓是感知。感知包括傳感器的信號(hào)采集、協(xié)同處理、智能組網(wǎng)、甚至信息服務(wù),以達(dá)到控制、指揮的目的,否則就沒(méi)有意義。所謂"泛在網(wǎng)",也就是無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)社會(huì),包括現(xiàn)在和未來(lái)的所有的網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)、互通和共融。"智慧地球"的核心,就是"更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通和更深入的智能化"。"泛在網(wǎng)"也罷,"智慧地球"也好,其核心內(nèi)容是物聯(lián)網(wǎng)。在"物聯(lián)網(wǎng)"這個(gè)全新產(chǎn)業(yè)中,我國(guó)的技術(shù)研發(fā)水平處于世界前列,具有重大的影響力。中科院早在１９９９年就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)研究,與其他國(guó)家相比具有同發(fā)優(yōu)勢(shì)。該院組成了２０００多人的團(tuán)隊(duì),先后投入數(shù)億元,在無(wú)線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器終端機(jī)、移動(dòng)基站等方面取得重大進(jìn)展,目前已擁有從材料、技術(shù)、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。在世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域,中國(guó)與德國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)一起,成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)國(guó)之一。2009年,中科院XX高新微納傳感網(wǎng)工程中心的傳感器產(chǎn)品在上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)和上海世博會(huì)被成功應(yīng)用,首批價(jià)值１５００萬(wàn)元的傳感安全防護(hù)設(shè)備銷(xiāo)售成功,這套設(shè)備由１０萬(wàn)個(gè)微小的傳感器組成,散布在墻頭墻角墻面和周?chē)缆飞?。傳感器能根?jù)聲音、圖像、震動(dòng)頻率等信息分析判斷,爬上墻的究竟是人還是貓狗等動(dòng)物。多種傳感手段組成一個(gè)協(xié)同系統(tǒng)后,可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。2009年10月24日,在第四屆中國(guó)民營(yíng)科技企業(yè)博覽會(huì)上,XX優(yōu)勢(shì)微電子公司宣布：中國(guó)的第一顆物聯(lián)網(wǎng)的中國(guó)芯——"唐芯一號(hào)"芯片研制成功,中國(guó)已經(jīng)攻克了物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。唐芯一號(hào)芯片是一顆2.4G超低功耗射頻可編程片上系統(tǒng)PSoC,可以滿(mǎn)足各種條件下無(wú)線傳感網(wǎng)、無(wú)線個(gè)域網(wǎng)、有源RFID等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特殊需要,為我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示,掌握"物聯(lián)網(wǎng)"的世界話(huà)語(yǔ)權(quán),不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)領(lǐng)先,更在于我國(guó)是世界上少數(shù)能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家之一。這使我國(guó)在信息技術(shù)領(lǐng)域迎頭趕上甚至占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的高端成為可能。"與計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不同,中國(guó)在‘物聯(lián)網(wǎng)’領(lǐng)域享有國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)！"中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副所長(zhǎng)、中科院XX高新微納傳感網(wǎng)工程中心主任劉海濤自豪地說(shuō)。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)[25]物聯(lián)網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主要包括三大部分：首先是感知層,承擔(dān)信息的采集,可以應(yīng)用的技術(shù)包括智能卡、RFID電子標(biāo)簽、識(shí)別碼、傳感器等：其次是網(wǎng)絡(luò)層,承擔(dān)信息的傳輸,借用現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、固網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)等即可實(shí)現(xiàn)；第三是應(yīng)用層,實(shí)現(xiàn)物與物之間,人與物之間的識(shí)別與感知,發(fā)揮智能作用。圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s13物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系框架物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用<1>智能家居智能家居產(chǎn)品融合自動(dòng)化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體,將各種家庭設(shè)備<如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等>通過(guò)智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,通過(guò)寬帶、固話(huà)和3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。與普通家居相比,智能家居不僅提供舒適宜人且高品位的家庭生活空間,實(shí)現(xiàn)更智能的家庭安防系統(tǒng);還將家居環(huán)境由原來(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具,提供全方位的信息交互功能。<2>智能醫(yī)療智能醫(yī)療系統(tǒng)借助簡(jiǎn)易實(shí)用的家庭醫(yī)療傳感設(shè)備,對(duì)家中病人或老人的生理指標(biāo)進(jìn)行自測(cè),并將生成的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)固定網(wǎng)絡(luò)或3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到護(hù)理人或有關(guān)醫(yī)療單位。<3>智能城市智能城市產(chǎn)品包括對(duì)城市的數(shù)字化管理和城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控。前者利用"數(shù)字城市"理論,基于3S<地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS>等關(guān)鍵技術(shù),深入開(kāi)發(fā)和應(yīng)用空間信息資源,建設(shè)服務(wù)于城市規(guī)劃、城市建設(shè)和管理,服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾,服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。<4>智能環(huán)保智能環(huán)保產(chǎn)品通過(guò)對(duì)實(shí)施地表水水質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè),可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程監(jiān)控,及時(shí)掌握主要流域重點(diǎn)斷面水體的水質(zhì)狀況,預(yù)警預(yù)報(bào)重大或流域性水質(zhì)污染事故,解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛,監(jiān)督總量控制制度落實(shí)情況。太湖環(huán)境監(jiān)控項(xiàng)目,通過(guò)安裝在環(huán)太湖地區(qū)的各個(gè)監(jiān)控的環(huán)保和監(jiān)控傳感器,將太湖的水文、水質(zhì)等環(huán)境狀態(tài)提供給環(huán)保部門(mén),實(shí)時(shí)監(jiān)控太湖流域水質(zhì)等情況,并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)送至相關(guān)管理部門(mén)。<5>智能交通智能交通系統(tǒng)包括公交行業(yè)無(wú)線視頻監(jiān)控平臺(tái)、智能公交站臺(tái)、電子票務(wù)、車(chē)管專(zhuān)家和公交手機(jī)一卡通五種業(yè)務(wù)。公交行業(yè)無(wú)線視頻監(jiān)控平臺(tái)利用車(chē)載設(shè)備的無(wú)線視頻監(jiān)控和GPS定位功能,對(duì)公交運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能公交站臺(tái)通過(guò)媒體發(fā)布中心與電子站牌的數(shù)據(jù)交互,實(shí)現(xiàn)公交調(diào)度信息數(shù)據(jù)的發(fā)布和多媒體數(shù)據(jù)的發(fā)布功能,還可以利用電子站牌實(shí)現(xiàn)廣告發(fā)布等功能。電子門(mén)票是二維碼應(yīng)用于手機(jī)憑證業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用,從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度,手機(jī)憑證業(yè)務(wù)就是手機(jī)憑證,是以手機(jī)為平臺(tái)、以手機(jī)身后的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為媒介,通過(guò)特定的技術(shù)實(shí)現(xiàn)完成憑證功能。車(chē)管專(zhuān)家利用全球衛(wèi)星定位技術(shù)<GPS>、無(wú)線通信技術(shù)<CDMA>、地理信息系統(tǒng)技術(shù)<GIS>、中國(guó)電信3G等高新技術(shù),將車(chē)輛的位置與速度,車(chē)內(nèi)外的圖像、視頻等各類(lèi)媒體信息及其他車(chē)輛參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)管理,有效滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)車(chē)輛管理的各類(lèi)需求。公交手機(jī)一卡通將手機(jī)終端作為城市公交翼卡通的介質(zhì),除完成公交刷卡功能外,還可以實(shí)現(xiàn)小額支付、空中充值等功能。測(cè)速E通通過(guò)將車(chē)輛測(cè)速系統(tǒng)、高清電子警察系統(tǒng)的車(chē)輛信息實(shí)時(shí)接入車(chē)輛管控平臺(tái),同時(shí)結(jié)合交警業(yè)務(wù)需求,基于GIS地理信息系統(tǒng)通過(guò)3G無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的智能、無(wú)線發(fā)布,從而快速處置違法、違規(guī)車(chē)輛。<6>智能司法智能司法是一個(gè)集監(jiān)控、管理、定位、矯正于一身的管理系統(tǒng)。能夠幫助各地各級(jí)司法機(jī)構(gòu)降低刑罰成本、提高刑罰效率。<7>智能農(nóng)業(yè)智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品通過(guò)實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)溫度、濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、CO?濃度、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù),自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉指定設(shè)備?？梢愿鶕?jù)用戶(hù)需求,隨時(shí)進(jìn)行處理,為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)模塊采集溫度傳感器等信號(hào),經(jīng)由無(wú)線信號(hào)收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫濕度的遠(yuǎn)程控制。智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品還包括智能糧庫(kù)系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)將糧庫(kù)內(nèi)溫濕度變化的感知與計(jì)算機(jī)或手機(jī)的連接進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察,記錄現(xiàn)場(chǎng)情況以保證量糧庫(kù)內(nèi)的溫濕度平衡。<8>智能物流智能物流打造了集信息展現(xiàn)、電子商務(wù)、物流配載、倉(cāng)儲(chǔ)管理、金融質(zhì)押、園區(qū)安保、海關(guān)保稅等功能為一體的物流園區(qū)綜合信息服務(wù)平臺(tái)。信息服務(wù)平臺(tái)以功能集成、效能綜合為主要開(kāi)發(fā)理念,以電子商務(wù)、網(wǎng)上交易為主要交易形式,建設(shè)了高標(biāo)準(zhǔn)、高品位的綜合信息服務(wù)平臺(tái),并為金融質(zhì)押、園區(qū)安保、海關(guān)保稅等功能預(yù)留了接口,可以為園區(qū)客戶(hù)及管理人員提供一站式綜合信息服務(wù)。<9>智能校園校園手機(jī)一卡通和金色校園業(yè)務(wù),促進(jìn)了校園的信息化和智能化。校園手機(jī)一卡通主要實(shí)現(xiàn)功能包括：電子錢(qián)包、身份識(shí)別和銀行圈存。電子錢(qián)包即通過(guò)手機(jī)刷卡實(shí)現(xiàn)主要校內(nèi)消費(fèi);身份識(shí)別包括門(mén)禁、考勤、圖書(shū)借閱、會(huì)議簽到等,銀行圈存即實(shí)現(xiàn)銀行卡到手機(jī)的轉(zhuǎn)賬充值、余額查詢(xún)。目前校園手機(jī)一卡通的建設(shè),除了滿(mǎn)足普通一卡通功能外,還實(shí)現(xiàn)了借助手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)空中圈存、短信互動(dòng)等應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義定義1此概念最早由美國(guó)軍方提出,起源于1978年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局資助卡耐基——梅隆大學(xué)進(jìn)行分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究項(xiàng)目。具體定義是：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由若干具有無(wú)線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)時(shí)缺乏互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多種接入網(wǎng)絡(luò)以及智能計(jì)算技術(shù)的條件下,此概念局限于由節(jié)點(diǎn)組成的自組織網(wǎng)絡(luò)。定義220XX2月,ITU-T發(fā)表了《泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)<UbiquitousSensorNetworks>》研究報(bào)告。在報(bào)告中,ITU-T指出傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)向泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展,它是由智能傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò),可以以"任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、任何人、任何物"的形式被部署。該技術(shù)可以在廣泛的領(lǐng)域中推動(dòng)新的應(yīng)用和服務(wù),從安全保衛(wèi)和環(huán)境監(jiān)控到推動(dòng)個(gè)人生產(chǎn)力和增強(qiáng)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。從以上定義可見(jiàn),傳感器網(wǎng)絡(luò)已被視為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。如果將智能傳感器的范圍擴(kuò)展到RFID等其他數(shù)據(jù)采集技術(shù),從技術(shù)構(gòu)成和應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看,泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)等同于現(xiàn)在我們提到的物聯(lián)網(wǎng)。ITU—T將泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)自下而上分為底層傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)等5個(gè)層次。底層傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器、執(zhí)行器、RFID等各種信息設(shè)備組成,負(fù)責(zé)對(duì)物理世界的感知與反饋。泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)底層傳感器網(wǎng)絡(luò)與上層基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)的連接,由網(wǎng)關(guān)、sink節(jié)點(diǎn)等組成。泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)基于互聯(lián)網(wǎng)、NGN構(gòu)建。泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件處理、存儲(chǔ)傳感數(shù)據(jù)并以服務(wù)的形式提供對(duì)各類(lèi)傳感數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用半臺(tái)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的技術(shù)支撐平臺(tái)。定義3我國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)所屬傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組20XX9月的工作文件對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義是：傳感器網(wǎng)絡(luò)以對(duì)物理世界的數(shù)據(jù)采集和信息處理為主要任務(wù),以網(wǎng)絡(luò)為信息傳遞載體,實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交互。提供信息服務(wù)的智能網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。定義4我國(guó)工業(yè)和信息化部和XX省聯(lián)合向國(guó)務(wù)院上報(bào)的《關(guān)于支持XX建設(shè)同家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)<國(guó)家傳感信息中心>情況的報(bào)告》中給出的定義是：傳感網(wǎng)是以感知為目的,實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。其突出特征是通過(guò)傳感器等方式獲取物理世界的各種信息。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等進(jìn)行信息的傳送與交互,采用智能計(jì)算技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行分析處理,從而提升對(duì)物質(zhì)世界的感知能力．實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制。"傳感網(wǎng)"這一名詞最早是出自于業(yè)界專(zhuān)家對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱(chēng),即定義1的中文簡(jiǎn)稱(chēng)。隨著物物互聯(lián)相關(guān)概念的關(guān)注度不斷提升,而逐漸演進(jìn)為定義4所描述的內(nèi)容。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)〔SensorNode、匯聚節(jié)點(diǎn)〔SinkNode和管理節(jié)點(diǎn)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近,它們之間通過(guò)自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖2-1和圖2-2所示。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)型結(jié)構(gòu)[20]圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s12無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)型結(jié)構(gòu)[20]傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件構(gòu)成一般包含四個(gè)部分：傳感器單元〔感知模塊、嵌入式處理器〔處理模塊、通信單元〔收發(fā)模塊和能量供給單元〔供電模塊,其功能模塊如圖2-3所示。感知模塊負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的操作,存儲(chǔ)和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)；收發(fā)模塊負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信,交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊為傳感器節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)行所需的能量。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s13傳感器節(jié)點(diǎn)的組成結(jié)構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系原理功能角度分類(lèi)傳感器技術(shù)無(wú)線通信與組網(wǎng)技術(shù)無(wú)線通信及組網(wǎng)技術(shù)是目前無(wú)線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域,主要關(guān)鍵技術(shù)包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、低速率和低功耗物理層通信技術(shù)、節(jié)能高效的MAC協(xié)議、節(jié)能高效的路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)等。分布式數(shù)據(jù)融合技術(shù)數(shù)據(jù)聚合時(shí)目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)研究熱點(diǎn),主要關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)聚合處理、數(shù)據(jù)聚合結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)聚合時(shí)機(jī)選擇等方面的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。數(shù)據(jù)管理技術(shù)當(dāng)前,國(guó)外典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)例包括美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校〔UCBerkeley的TinyDB系統(tǒng)和康奈爾大學(xué)的Cougar系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)目前的算法大都在能耗、成本和精度上做了折中考慮。由于應(yīng)用環(huán)境間的巨大差異,沒(méi)有普遍適合于各種應(yīng)用的定位算法,因此需要綜合考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境因素〔如節(jié)點(diǎn)規(guī)模、成本及定位精度要求來(lái)設(shè)計(jì)最合適的定位算法。時(shí)間同步技術(shù)工程實(shí)現(xiàn)角度分類(lèi)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件制造技術(shù)微機(jī)電系統(tǒng)〔MEMS技術(shù)代表了傳感器節(jié)點(diǎn)硬件制造技術(shù)的發(fā)展方向。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)節(jié)點(diǎn)供電技術(shù)節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)的能量有效性設(shè)計(jì)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與應(yīng)用角度分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)布設(shè)與休眠調(diào)度技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣域互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)與融合是當(dāng)前研究的一個(gè)重點(diǎn)。結(jié)合具體行業(yè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀發(fā)展概況無(wú)線傳感器剛絡(luò)的發(fā)展最初可以追溯到1978年由DAR以在賓西法尼亞州匹茲堡的卡內(nèi)基——梅隆大學(xué)<Carnegie-MelIonUniversityinPittsburgh,Pennsylvania>主辦的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)工作組<DistributedSensorNetsworkshop>。由于軍事防御系統(tǒng)的需求開(kāi)始對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信與計(jì)算間的權(quán)衡進(jìn)行研究,包括傳感器網(wǎng)絡(luò)在普適計(jì)算<UbiquitousComputing>環(huán)境下的應(yīng)用。美國(guó)軍方對(duì)這些需求也高度重視,從20世紀(jì)90年代開(kāi)始了一系列的項(xiàng)目研究,如由DARPA資助的開(kāi)始于1995年的低功耗無(wú)線基礎(chǔ)微傳感器項(xiàng)目<Low-powerWirelessIntegratedMicrosen-sors,LWIM>。1993年開(kāi)始的無(wú)線集成網(wǎng)絡(luò)傳感器<WirelessIntegratedNetworkSensors,WINS>項(xiàng)目,由美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校<UniversityofCaliforniaatLoSAngeles,UCLA>和羅克維爾自動(dòng)化中心共同開(kāi)發(fā),并于1998年與Sensoria公司一起合作商業(yè)化。該項(xiàng)目涵蓋了幾乎無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面,包括MEMS傳感器、通信芯片的電路級(jí)設(shè)計(jì)、信號(hào)處理體系,組網(wǎng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)和傳感檢測(cè)的基礎(chǔ)理論研究。1996年開(kāi)始的由MIT<MassachusettsInstituteofTechnology>承擔(dān)的uAMPS<micro-AdaptiveMulti-domainPowerawareSensors>項(xiàng)目致力于開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的面向低功耗需求的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。uAMPS的研究,產(chǎn)生了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要的協(xié)議,叫低能耗自適應(yīng)集群分層協(xié)議<LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy,LEACH>。1998年由UCBerkeley〔美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校、UCLA〔美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校、MIT、哈佛在內(nèi)的25個(gè)研究機(jī)構(gòu)共同承擔(dān)開(kāi)展的致力于研究大規(guī)模分布式軍事傳感系統(tǒng)的無(wú)線專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的SensIT<SensorInformationTechnology>項(xiàng)目,包括29個(gè)子項(xiàng)目。SensIT將建立物理世界與電腦空間的連接。現(xiàn)今的信息系統(tǒng)是基于人類(lèi)的輸入或計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的,而未來(lái)的系統(tǒng)將建立在現(xiàn)實(shí)世界的物理數(shù)據(jù)。SensIT項(xiàng)目建立在包含多種傳感器、嵌入式處理器、具有定位和無(wú)線通信能力的價(jià)廉、普遍的平臺(tái)基礎(chǔ)上,首要任務(wù)是為網(wǎng)絡(luò)化微傳感器開(kāi)發(fā)所有需要的軟件。UCBerkeley的JanM．Rabaey于1999年開(kāi)始了PicoRadio項(xiàng)目,研究自約束的中等規(guī)模的具有低成本、低功耗節(jié)點(diǎn)的無(wú)線專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。PicoRadio的物理層采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù),MAC結(jié)合采用擴(kuò)頻技術(shù)和CSMA機(jī)制。UCBerkeley負(fù)責(zé)的SmartDust項(xiàng)目于20XX完成,研制出體積不超過(guò)一立方毫米、使用太陽(yáng)能電池供電、具有光通信能力、可懸浮在空中的自治傳感器節(jié)點(diǎn)。SmartDust目的是在戰(zhàn)場(chǎng)上拋撒數(shù)千個(gè)微小的無(wú)線傳感器,用于監(jiān)控?cái)橙说幕顒?dòng)情況,而不讓敵方察覺(jué),通過(guò)自組織成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),"智能塵埃"將對(duì)相關(guān)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾,把重要的信息發(fā)送給中央司令部。"智能塵埃"具備網(wǎng)絡(luò)化的微型傳感器體積小、功耗低、自組織、無(wú)線通訊的特征。Seaweb項(xiàng)目旨在建立用于海洋學(xué)的水聲網(wǎng)<UnderwaterAcousticNetworks>。水聲網(wǎng)的低功耗、低數(shù)據(jù)吞吐量、大覆蓋范圍、高數(shù)據(jù)時(shí)延容忍等特性都與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)相似?？v觀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的歷程,我們認(rèn)為可以把它分為三個(gè)階段。第一階段主要致力于小型化、低功耗、低成本的傳感器節(jié)點(diǎn)以及相應(yīng)操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研制,出現(xiàn)了眾多的傳感器節(jié)點(diǎn)和研究平臺(tái)。代表性的節(jié)點(diǎn)有UCLA和Rockwell自動(dòng)化中心研制的WINS節(jié)點(diǎn),MIT研制的uAMPS節(jié)點(diǎn),UCBerkeley的SmartDust節(jié)點(diǎn)和UCBerkeley的Motes節(jié)點(diǎn)等。在這些平臺(tái)中,Motes硬件平臺(tái)及其配套的TinyOS操作系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛,為全球400多家研究機(jī)構(gòu)所采用。第二階段主要致力于對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為通信網(wǎng)絡(luò)的特性進(jìn)行研究,特別是通信協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。雖然在第一階段也有與網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議相關(guān)的研究和設(shè)計(jì),但在第一階段中的研究主要是將原有Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)協(xié)議<如802.n等>進(jìn)行改進(jìn),增加對(duì)能耗有效性的支持。而在第二階段中,研究學(xué)者們?cè)O(shè)計(jì)提出了許多適應(yīng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,特別是數(shù)據(jù)鏈路層的MAC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議。在這一階段出現(xiàn)了一批滿(mǎn)足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的,以數(shù)據(jù)為中心的<Data-centric>路由協(xié)議、分層<Hierarchical>路由協(xié)議、基于位置的<Location-based>路由協(xié)議、基于網(wǎng)絡(luò)流的<Networkflowbased>的路由協(xié)議等第三階段側(cè)重于對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的群體智能行為的研究,可以分為傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)包括節(jié)點(diǎn)部署、節(jié)點(diǎn)自身定位、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同步、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、數(shù)據(jù)聚合、數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)查詢(xún)等。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用技術(shù)包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、目標(biāo)分類(lèi)、目標(biāo)定位和目標(biāo)跟蹤。具有群體智能的自主自治系統(tǒng)的行為實(shí)現(xiàn)和控制是自動(dòng)控制和人工智能領(lǐng)域的前沿研究?jī)?nèi)容。目前這方面的研究剛剛起步,還沒(méi)有相對(duì)較為系統(tǒng)的描述和方案設(shè)計(jì)。一般認(rèn)為,目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究處于第二和第三階段。[20]相對(duì)來(lái)說(shuō),國(guó)內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面的研究起步較晚,近兩年才受到廣泛關(guān)注．"傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)"的基礎(chǔ)軟件及數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)的研究已被列為國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、信息科學(xué)部與微軟亞洲研究院正式簽署的第二期聯(lián)合資助項(xiàng)目之一,國(guó)家"十五"科技攻關(guān)項(xiàng)目把傳感器網(wǎng)絡(luò)列為重大研究項(xiàng)目．中科院計(jì)算技術(shù)研究所、中科院自動(dòng)化所、中科院軟件所、清華大學(xué),北京交通大學(xué)等研究單位及高校在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面也進(jìn)行了大量的工作,主要從事通信協(xié)議的分層和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、無(wú)線通信協(xié)議棧、同步和定位中間件、數(shù)據(jù)融合、低功耗與高安全性設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)管理、質(zhì)量保證技術(shù)以及特定行業(yè)的應(yīng)用研究。國(guó)內(nèi)也有越來(lái)越多的企事業(yè)開(kāi)始關(guān)注傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,XX中科、北京鑫諾金傳感與控制技術(shù)、XX無(wú)線龍科技等公司也開(kāi)始推出針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及ZIGBEE的解決方案,以及面向一定產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)方案。[23]國(guó)內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)研究現(xiàn)狀[24]XX郵電大學(xué)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系列節(jié)點(diǎn)UbiCellUbiCell系列節(jié)點(diǎn)集成了傳感器,微處理器,無(wú)線收發(fā)器等多種嵌入式芯片,擁有信息采集,信號(hào)處理,數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)控等多種功能。UbiCell無(wú)線醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)UbiCell醫(yī)療節(jié)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)高精度的脈搏、血氧、體溫等人體生理指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。無(wú)線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)UbiCell-MUbiCell-MUbiCell-MUbiCell-M節(jié)點(diǎn)擁有30萬(wàn)像素和60FPS的圖像采集與處理能力,足以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)與識(shí)別的應(yīng)用需求。中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所的GAINS系列節(jié)點(diǎn)中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所深聯(lián)科技研發(fā)的GAINSJ、GAINZ等系列傳感器節(jié)點(diǎn),其基于ZigBee無(wú)線通信協(xié)議棧,實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌盒切?、成簇、網(wǎng)狀網(wǎng)等,用戶(hù)可以根據(jù)協(xié)議棧提供的API設(shè)計(jì)自己的應(yīng)用,組成更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。香港科技大學(xué)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)香港科技大學(xué)基于Telos-B的平臺(tái)建了一個(gè)低功耗的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)基于IEEE802.15.4無(wú)線收發(fā)器芯片的下一代超低功耗、高傳輸率、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的Telos平臺(tái),具有完善的板上內(nèi)置天線,傳輸距離較長(zhǎng)。該節(jié)點(diǎn)目前主要用于智能車(chē)的研究中。國(guó)內(nèi)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件研究現(xiàn)狀[24]除了在無(wú)線傳感器硬件設(shè)備方面的進(jìn)展,國(guó)內(nèi)目前在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件方面也取得了相應(yīng)的突破,在基于國(guó)外的操作系統(tǒng)之上,開(kāi)發(fā)自己的中間件軟件。如XX郵電大學(xué)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中心開(kāi)發(fā)的基于移動(dòng)代理的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件平臺(tái),它實(shí)現(xiàn)了對(duì)MantisOS,TinyOS和SOS多操作系統(tǒng)的支持,屏蔽了不同操作系統(tǒng)的差異性,同時(shí)擴(kuò)大了硬件節(jié)點(diǎn)的選擇范圍。對(duì)外提供便捷的接口,使用戶(hù)無(wú)需了解底層細(xì)節(jié),極大的降低了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的難度。深聯(lián)科技開(kāi)發(fā)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)套件,提供了功能齊全的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái),和自主開(kāi)發(fā)的無(wú)線通信協(xié)議棧。國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)在理論研究方面,如對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、算法、體系結(jié)構(gòu)等方面,提出了許多具有創(chuàng)新性的想法與理論。在這方面,國(guó)內(nèi)的XX郵電大學(xué)、XX工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京郵電大學(xué)等都取得了一些相關(guān)的理論研究成果。目前國(guó)內(nèi)比較成功的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件產(chǎn)品包括：XX郵電大學(xué)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件軟件DisWareDisWare是基于移動(dòng)代理的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件平臺(tái),它實(shí)現(xiàn)了對(duì)MantisOS和TinyOS多操作系統(tǒng)的支持,同時(shí)擴(kuò)大了硬件節(jié)點(diǎn)的選擇范圍。XX郵電大學(xué)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)MeshIDEMeshIDEMeshIDEMeshIDE是一個(gè)可視化編程、應(yīng)用程序融合于一體的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)。作為用戶(hù)的可視化開(kāi)發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)可視化燒制、管理和控制。中國(guó)科學(xué)院XX計(jì)算所的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分析與管理平臺(tái)該平臺(tái)針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議、功耗、數(shù)據(jù)處理和分布式計(jì)算等諸多方面,開(kāi)展定量的分析和管理,并提供圖形化界面。現(xiàn)階段研究熱點(diǎn)[26]通信協(xié)議方面包括物理層協(xié)議,研究傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的傳輸媒體、頻段選擇及調(diào)制方式；數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議〔主要指路由協(xié)議；平面路由協(xié)議等。傳感器網(wǎng)絡(luò)管理在傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方面,主要的研究熱點(diǎn)是能量管理,數(shù)據(jù)傳送所帶來(lái)的能耗最大,研究休眠、喚醒,以及采用發(fā)送功率低的RF等?？刂乒?jié)點(diǎn)對(duì)能量的使用,在各層上都可使用,如操作系統(tǒng)、物理層、鏈路層、路由協(xié)議等內(nèi)容。安全管理包括傳統(tǒng)的無(wú)線電電磁干擾方式和對(duì)路由機(jī)制進(jìn)行攻擊。侵入節(jié)點(diǎn)發(fā)送誤警數(shù)據(jù),侵入節(jié)點(diǎn)致使網(wǎng)絡(luò)的某些節(jié)點(diǎn)和某些網(wǎng)段互發(fā)大量的無(wú)用數(shù)據(jù),使能量很快耗盡,傳感器網(wǎng)絡(luò)分立,形成監(jiān)測(cè)黑洞,無(wú)法完成正常監(jiān)測(cè)工作。在研究中,可以探索采用擴(kuò)頻通信、傳感器節(jié)點(diǎn)接入認(rèn)證、鑒權(quán)、數(shù)據(jù)水印和數(shù)據(jù)加密等技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。數(shù)據(jù)查詢(xún)管理COUGAR系統(tǒng)能測(cè)試感知數(shù)據(jù)查詢(xún)技術(shù)性能,提出了在傳感器網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算聚集函數(shù)的容錯(cuò)和可擴(kuò)展算法,并探索了把傳感器網(wǎng)絡(luò)表示為數(shù)據(jù)庫(kù)的思想,探討了如何把分布式查詢(xún)處理技術(shù)應(yīng)用于感知數(shù)據(jù)查詢(xún)的處理。在加州大學(xué)伯克利分校,研究人員研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)查詢(xún)技術(shù),提出了實(shí)現(xiàn)可動(dòng)態(tài)調(diào)整的連續(xù)查詢(xún)的處理方法和管理傳感器網(wǎng)絡(luò)上多查詢(xún)的方法,應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳感器網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)聚集函數(shù),提出了在低能源、分布式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)聚集函數(shù)的方法,并研制了一個(gè)感知數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)TinyDB。南加州大學(xué)研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)上的聚集函數(shù)的計(jì)算方法,提出了節(jié)省能源的計(jì)算聚集的樹(shù)構(gòu)造算法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了無(wú)線通信機(jī)制對(duì)聚集計(jì)算的性能有很大的影響。應(yīng)用支撐技術(shù)應(yīng)用支撐技術(shù)研究包括節(jié)點(diǎn)定位、時(shí)間同步技術(shù)及用戶(hù)應(yīng)用接口。節(jié)點(diǎn)定位節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系中占有重要地位。確定事件發(fā)生的位置或獲取消息的節(jié)點(diǎn)位置是傳感器網(wǎng)絡(luò)最基本的功能之一,對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的有效性起著關(guān)鍵的作用。時(shí)間同步傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和應(yīng)用要求各節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘必須保持同步。傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步的目的是在滿(mǎn)足一定精度的情況下如何減少算法復(fù)雜性,從而減少電能的消耗,需要在精確性和能量高效之間進(jìn)行權(quán)衡和折衷。用戶(hù)應(yīng)用接口用戶(hù)應(yīng)用接口包括分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口和分布式網(wǎng)絡(luò)管理接口。為適應(yīng)不同環(huán)境,人們對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口提出了各種應(yīng)用層協(xié)議,如TAIYFP和SQDDP協(xié)議等。分布式網(wǎng)絡(luò)管理接口主要是傳感器管理協(xié)議SMP,把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層。[21]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)有[4]：<1>大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)為了獲取精確信息,在監(jiān)測(cè)區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點(diǎn),傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成千上萬(wàn),甚至更多。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性包括兩方面的含義：一方面是傳感器節(jié)點(diǎn)分布在很大的地理區(qū)域內(nèi),如在無(wú)人的野外采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè),需要部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)；另一方面,傳感器節(jié)點(diǎn)部署很密集,在一個(gè)面積不是很大的空間內(nèi),密集部署了大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪比；通過(guò)分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測(cè)的精確度,降低對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器的精度要求；大量冗余節(jié)點(diǎn)的存在,使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性能；大量節(jié)點(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域,減少洞穴或者盲區(qū)。<2>自組織網(wǎng)絡(luò)在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,通常情況下傳感器節(jié)點(diǎn)被放置在沒(méi)有基礎(chǔ)設(shè)施的地方。傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先精確設(shè)定,節(jié)點(diǎn)之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不知道,如通過(guò)飛機(jī)播撒大量傳感器節(jié)點(diǎn)到面積廣闊的野外,或隨意放置到人不可到達(dá)或危險(xiǎn)的區(qū)域。這樣就要求傳感器節(jié)點(diǎn)具有自組織的能力,能夠自動(dòng)進(jìn)行配置和管理,通過(guò)拓?fù)淇刂茩C(jī)制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動(dòng)形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。<3>動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能因?yàn)橄铝幸蛩囟淖儯孩侪h(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失效；②為了彌補(bǔ)失效節(jié)點(diǎn)或者增加監(jiān)測(cè)精度而補(bǔ)充的新節(jié)點(diǎn)；③環(huán)境條件變化可能造成無(wú)線通信鏈路帶寬變化,甚至?xí)r斷時(shí)通；④傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器、感知對(duì)象和觀察者這三要素都可能具有移動(dòng)性。這就要求傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)研究最早起源于軍事領(lǐng)域,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有海洋聲納監(jiān)測(cè)的大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò),也有監(jiān)測(cè)地面物體的小型傳感器網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,通過(guò)飛機(jī)撒播、特種炮彈發(fā)射等手段,可以將大量便宜的傳感器密集地撒布于人員不便于到達(dá)的觀察區(qū)域,如敵方陣地內(nèi),收集到有用的微觀數(shù)據(jù)；在一部分傳感器因?yàn)樵馄茐牡仍蚴r(shí),傳感器網(wǎng)絡(luò)作為整體仍能完成觀察任務(wù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以包含大量的由震動(dòng)、<地>磁、熱量、視覺(jué)、紅外、聲音和雷達(dá)等多種不同類(lèi)型傳感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),可以用于監(jiān)控溫度、濕度、壓力、土壤類(lèi)別、噪聲、機(jī)械應(yīng)力等多種環(huán)境條件。傳感器節(jié)點(diǎn)可以完成連續(xù)的監(jiān)測(cè)、目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、位置識(shí)別和執(zhí)行器的本地控制等任務(wù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種"無(wú)處不在"的傳感技術(shù),它使用戶(hù)可以更加深入地了解和把握周?chē)澜?。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)布設(shè)、自組織、環(huán)境適應(yīng)等特點(diǎn)使其在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭和其它的商用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景和很高的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)然,在空間探索和災(zāi)難拯救等特殊領(lǐng)域,傳感器網(wǎng)絡(luò)也有其得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。1>軍事應(yīng)用在軍事領(lǐng)域,由于傳感器網(wǎng)絡(luò)具有快速布設(shè)、自組織和容錯(cuò)等特性,它將會(huì)成為C4ISRT系統(tǒng)不可或缺的一部分。C4ISRT系統(tǒng)是具有指揮command、控制control、通信communications、電腦computing、情報(bào)intelligence、監(jiān)視surveillance、偵察reconnaissance、目標(biāo)任務(wù)targeting〔C4ISRT綜合功能的偵察機(jī)。C4ISRT的目標(biāo)是利用先進(jìn)的高科技技術(shù),為未來(lái)的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)設(shè)計(jì)一個(gè)集命令、控制、通信、計(jì)算、情報(bào)、監(jiān)視、偵查和定位于一體的戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)。因?yàn)闊o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由密集型、低成本、隨機(jī)分布的節(jié)點(diǎn)組成的,自組織性和容錯(cuò)能力使其不會(huì)因?yàn)槟承┕?jié)點(diǎn)在惡意攻擊中的損壞而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)所無(wú)法比擬的,也正是這一點(diǎn),使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中,包括監(jiān)控我軍兵力、裝備和物資,監(jiān)視沖突區(qū),偵查敵方地形和布防,定位攻擊目標(biāo),評(píng)估損失,偵查和探測(cè)核、生物和化學(xué)攻擊。2>環(huán)境應(yīng)用目前,傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已由軍事領(lǐng)域擴(kuò)展到其它許多領(lǐng)域,因?yàn)樗軌蛲瓿蓚鹘y(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法完成的任務(wù),環(huán)境監(jiān)測(cè)就是其中之一。傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境應(yīng)用包括：對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)等小動(dòng)物的跟蹤,對(duì)影響農(nóng)作物、牲畜的環(huán)境條件的監(jiān)測(cè),為大范圍的地球探測(cè)提供生化監(jiān)測(cè)手段。其他的環(huán)境應(yīng)用包括精細(xì)農(nóng)業(yè)、海洋、陸地、大氣環(huán)境中的生物探測(cè),森林火災(zāi)監(jiān)測(cè),環(huán)境的生物復(fù)雜性勘測(cè),洪水監(jiān)測(cè)等。3>醫(yī)療應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)為未來(lái)的遠(yuǎn)程醫(yī)療提供了更加方便、快捷的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段。其醫(yī)療應(yīng)用包括：患者的綜合監(jiān)測(cè)、診斷,醫(yī)院的藥品管理,對(duì)人類(lèi)生理數(shù)據(jù)的無(wú)線監(jiān)測(cè),在醫(yī)院中對(duì)醫(yī)護(hù)人員和患者進(jìn)行追蹤和監(jiān)控。傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療領(lǐng)域也有一些成功實(shí)例,比如SSIM<smartsensorsandinte—gratedmicrosystems>以及芬蘭技術(shù)人員設(shè)計(jì)的可穿戴式無(wú)線傳感器系統(tǒng)等,但是推廣這種想法前,還需要突破許多技術(shù)瓶頸。4>空間探索探索外部星球一直是人類(lèi)夢(mèng)寐以求的理想,借助于航天器布撒的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)星球表面長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè),應(yīng)該是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。NASA<美國(guó)國(guó)家航空與航天局>的JPL<JetPropulsionLaboratory>實(shí)驗(yàn)室研制的SensorsWebs就是為將來(lái)的火星探測(cè)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的,已在佛羅里達(dá)宇航中心周?chē)沫h(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)試和進(jìn)一步完善。5>商務(wù)應(yīng)用自組織、微型化和對(duì)外部世界的感知能力是傳感器網(wǎng)絡(luò)的三大特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了傳感器網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)領(lǐng)域也會(huì)有不少的機(jī)會(huì)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些商務(wù)應(yīng)用包括：在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中監(jiān)測(cè)物質(zhì)疲勞程度、構(gòu)建虛擬鍵盤(pán)、清單管理、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、構(gòu)建智能辦公室、自動(dòng)化制造環(huán)境中的機(jī)器人控制與引導(dǎo)、互動(dòng)玩具、互動(dòng)博物館、工廠的過(guò)程控制與自動(dòng)化、災(zāi)區(qū)監(jiān)測(cè)、智能樓宇、設(shè)備診斷、執(zhí)行器的本地控制、車(chē)輛防盜系統(tǒng)、車(chē)輛的追蹤與監(jiān)控等。[13]物聯(lián)網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別和聯(lián)系按照國(guó)際電信聯(lián)盟<ITU>的定義[15],物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品<ThingtoThing,T2T>,人到物品<HumantoThing,H2T>,人到人<HumantoHuman,H2H>之間的互連。這里與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)不同的是,H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接,H2H是指人之間不依賴(lài)于個(gè)人電腦而進(jìn)行的互連。物聯(lián)網(wǎng)解決的是傳統(tǒng)意義上的互聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有考慮的、對(duì)于任何物品連接的問(wèn)題。按照國(guó)內(nèi)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊在20XX時(shí)的定義[5],無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種"隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)",它可以"借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣的傳感器測(cè)量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號(hào)",并且"傳感器網(wǎng)絡(luò)有著與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)明顯不同的技術(shù)要求,前者以數(shù)據(jù)為中心,后者以傳輸數(shù)據(jù)為目的"。所以,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有賦予T2T<ThingtoThing,T2T>的連接能力,更不具備與物理系統(tǒng)連接并且控制物理系統(tǒng)的能力?？梢哉J(rèn)為,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)僅僅是采集和傳遞數(shù)據(jù),并沒(méi)有涉及到物聯(lián)網(wǎng)中的核心控制技術(shù)。所以,當(dāng)時(shí)定義的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)并不是物聯(lián)網(wǎng),但是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)在一定程度上可能支撐物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)發(fā)。[12]但是,國(guó)防工業(yè)出版社20XX出版的《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論、技術(shù)與實(shí)現(xiàn)》一書(shū)[22]中提到,"許多無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)除集成有傳感器外,還可能集成有執(zhí)行器〔Actuator?？刂乒δ艿拇嬖谕卣沽藷o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念,一些研究者將同時(shí)兼具這兩種功能的網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為無(wú)線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)〔WSAN。本書(shū)仍將側(cè)類(lèi)網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),雖然它們也可能包含有控制功能。"物聯(lián)網(wǎng)的核心是RFID。RFID和傳感器具有不同的技術(shù)特點(diǎn),傳感器可以監(jiān)測(cè)感應(yīng)到各種信息,但缺乏對(duì)物品的標(biāo)識(shí)能力,而RFID技術(shù)恰恰具有強(qiáng)大的標(biāo)識(shí)物品能力。盡管RFID也經(jīng)常被描述成一種基于標(biāo)簽的,并用于識(shí)別目標(biāo)的傳感器,但RFID讀寫(xiě)器不能實(shí)