解析国内外无线传感器网络

　　传无线传感器网络（WSN）是信息科学领域中一个全新的发展方向，同时也是新兴学科与传统学科进行领域间交叉的结果。无线传感器网络经历了智能传感器、无线智能传感器、无线传感器网络3个阶段。智能传感器将计算能力嵌入到传感器中，使得传感器节点不仅具有数据采集能力，而且具有滤波和信息处理能力；无线智能传感器在智能传感器的基础上增加了无线通信能力，大大延长了传感器的感知触角，降低了传感器的工程实施成本；无线传感器网络则将网络技术引入到无线智能传感器中，使得传感器不再是单个的感知单元，而是能够交换信息、协调控制的有机结合体，实现物与物的互联，把感知触角深入世界各个角落，必将成为下一代互联网的重要组成部分。

　　1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中有竞争力的应用技术之一。

　　无线传感器网络一般是由在空间分布的和独立的网络节点组成的。节点包含有传感器来监控节点的物理或环境条件，如温度、声音、震动、压力、运动或污染物等。每个节点通常带有无线电收发器或其他无线设备通信设备以通过网络把传感数据传输给数据库和其他用户。传感器网络是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况（比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物）。无线传感器网络的发展初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传感器网络被应用于很多民用领域，如环境与生态监测、健康监护、家庭自动化、以及交通控制等。

　　过去几年来，国内外无线传感器网络技术的发展和应用取得了很大的进展。在家庭自动化、工业自动化、楼宇控制、智能计量和电源管理市场等市场尤为显着。同时，无线传感器网络的标准制订工作进展迅速，大大减少了智能传感器和无线传感器网络的复杂性。

　　这一系列标准被称为IEEE1451的智能传感器（包括传感器和驱动器）接口标准，包括界定不同接口的不同标准用来连接传感器和微处理器、仪表系统以及控制异地网络。在这些标准中，IEEE1451.5部分是目前很多研发活动的集中点。

　　IEEE的前身AIEE（美国电气工程师协会）和IRE（无线电工程师协会）成立于1884年。1963年1月1日AIEE和IRE正式合并为IEEE。自成立以来IEEE一直致力于推动电工技术在理论方面的发展和应用方面的进步。作为科技革新的催化剂，IEEE通过在广泛领域的活动规划和服务支持其成员的需要。IEEE是一个非营利性科技学会，拥有近175个国家三十六万多名会员。透过多元化的会员，该组织在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域中都是主要的权威。在电气及电子工程、计算机及控制技术领域中，IEEE 发表的文献占了将近百分之三十。IEEE每年也会主办或协办三百多项技术会议。

　　IEEE目前也正在制定无线个人区域网路（即WPAN）的两个标准IEEE802.11和IEEE802.15。其中，IEEE802.15.4标准正逐渐被接受成为低速率无线个人区域网络（LR-WPANs）物理层和媒体访问控制的标准。另外，无线传感器网领域还有两个基于IEEE802.15.4的工业标准：ZigBee和WirelessHART。ZigBee是一种作为一个开放的标准而制定的无线技术，是为解决低成本、低功耗无线传感器网络的特殊需求开发的。该标准充分利用IEEE802.15.4的无线收发器物理层规范，并采用在均可经营而无需特殊许可的频率范围：2.400—2.484千兆赫，902—928兆赫和868.0—868.6兆赫；WirelessHART是另一个由HART通信基金会开发的开放标准的无线网络技术。

　　此外，其他行业标准和专有系统也可能作为用于实施无线传感器网络技术的选择。例如，EnOcean是在楼宇自动化领域广泛使用的无线通信系统，也被认为是可能用在无线传感器网络的一种技术，但它并没有经任何公认的标准化机构进行标准化。而Z-Wave是为家庭自动化设计的无线通讯专有标准，特别针对在家用和轻型商用环境中的遥控应用。该技术采用低功耗无线收发器嵌入或装到家庭电子设备和系统中，例如照明系统、家庭访问控制系统、娱乐系统和家用电器。这项技术已被Z-Wave联盟标准化。Z-Wave联盟是一个国际生产厂商之间的联盟，负责协调Z-Wave产品和设备的兼容性。

　　同时，一些现有的标准也正在被修改以适应无线传感器网络技术。例如，基于IEEE802.11标准的无线局域网（WLAN）标准、称作WiFi标准、被加入了一种支持低功耗的版本——所谓的低功率WiFi，以用于实现无线传感器网络技术。

　　美国局的数据显示，在无线传感网技术方面，美国拥有多的已授权的，日本其次，加拿大、韩国和法国随后。同时，美国也拥有多的已公开的申请，韩国其次，日本、瑞典和台湾随后。美国颁布的总数依然逐年增加，2009年颁布的是2005年的两倍以上，这表明无线传感器网络技术的研发活动在近几年十分强劲。

　　如将美国分布状况按照公司来分析，在无线传感器网络技术上的15个公司分别是：思科（Cisco）、爱立信（Ericsson）、费希尔罗斯蒙特（Fisher-Rosemount）、通用电气（GE）、霍尼韦尔（Honeywell）、IBM公司、英特尔公司（Intel）、微软公司（Mircosoft）、摩托罗拉（Motorola）、NEC公司、诺基亚公司（Nokia）、飞利浦公司（Philips）、三星公司（Samsung）、西门子公司（Siemens）和索尼公司（Sony）。其中，诺基亚公司拥有的已授权的美国数量多，摩托罗拉、英特尔和微软紧随其后；三星公司拥有的已公开的美国申请数量多，随后是霍尼韦尔、微软、摩托罗拉和NEC公司。另外，值得注意的是，IBM公司是目前在物联网方面全面的公司之一。