无线传感网的关键技术范文
时间：2023-12-07 18:02:31
导语：如何才能写好一篇无线传感网的关键技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0004-02
传感器节点构成了无线传感器网络（WSN），而无线通信又将这些传感器节点连接起来。在当代社会，无线传感器网络（WSN）的优点逐渐显露出来，吸引了越来越多的科学技术从业者参与到了该工程的研究工作当中，并努力将这一新兴交叉研究成果尽可能广泛地应用到社会生活的各个领域中。而由于这一研究工作对于工作人员的专业素质要求极高，涉猎范围广、难度大、需要的技术支持复杂且规模大，注定了这必将是一长期奋斗的过程，而这一过程中，做好对无线传感器网络（WSN）的发展现状以及其发展的关键技术的研究极其重要。
1 无线传感器网络（WSN）基本现状
1.1 特点
与其他的无线通信网络相比，无线传感器网络（WSN）有其自身的显著特点，并在其不断地发展一个新规程中显露出来。分布式、自组织性：它是由对等节点构成的网络，不存在中心控制，灵活性强，不依赖固定的基础设施和人为手段；健壮性：随机分布大量节点，应对节点损坏问题，具有较强的整体性；可扩展性：可兼容新增节点；动态拓扑：面对环传感器节点故障或失效等传感器拓扑结构可能发生变化的问题，无线传感器网络（WSN）具有动态的系统可重构性；应用相关：无线传感器网络（WSN）不能像因特网那样具有统一的通信协议平台，必须针对其具体应用来研究传感器网络技术；规模大：这一点包含了两方面：一方面是传感器节点分布在大的地理区域范围内；另一方面是传感器节点部署很密集；高冗余：大量冗余节点的存在，是系统具有很强的容错性；以数据为中心：传感器网络通常以数据本身作为查询或传输线索，不需要点对点通信。
除了以上这些自身的优点以外，它也存在一些局限性。比如节点自身的大小也有其要求，过大容易被发现，过小自身的内存也受限，不能完美的发挥无线传感器网络（WSN）的作用；或者所部署网络的环境过于恶劣，无线传感器网络（WSN）的一个重要作用就是帮助人类更大范围的感知世界、获取信息，而由于所处的环境因素，对其要求也更是严苛；各种局限性也时刻要求着科技工作者们对无线传感器网络（WSN）进行更深入的研究。
1.2 应用
美国是第一个从事无线传感器网络（WSN）研究的，并将其应用到了军事领域，在我国该领域研究起步较晚，但到21世纪，无线传感器网络（WSN）基本上已经得到广泛应用，但由于受科学技术发展的局限，其应用的范围也有限。在当代社会，世界各国基本已经实现了将无线传感器网络（WSN）在环境监测、医疗护理、目标跟踪、军事领域。国防安全、工业领域安全监测以及工业自动化生产等领域。
2 无线传感器关键技术
2.1 路由协议
设计传感器网络路由协议主要是为了寻找建立高效路径和传感器节点到接收器节点可靠的数据传输的方法，尽可能地延长其使用的年限。与传统的有线网络和蜂窝式无线网络不同，由于无线传感器网络（WSN）中没有基础设施和统一的面向全网的控制中心，因而在这种无中心控制的状态下路由机制可以广泛的获悉网络动态拓扑信息，并以一定方法计算路径并维护路径，使其正常运行。无线传感器网络（WSN）中路由协议的主要任务是建立一个源节点到目的节点的最优化路径，并通过这个优化路径传输信息。在无线传感器网络（WSN）中，路由协议具备以下几点特点：第一，能量优先。由于在无线传感器网络中，节点的能量是有限的，延长整个网络系统的使用年限是当前亟需解决的主要问题。因此，才设计路由协议的过程中，应将着手点挡在解决节点能量过快消耗这一问题上，建立一个可以高效的利用节点能量的机制；第二，基于局部拓扑信息。通常情况下，无线传感器网络（WSN）为了节省通信能量，多采用多跳的通信模式，而有限的节点不能存储大量的信息，也不能进行更深层次的路由计算。面对这一情况，建立一个简单高效的路由机制对无线传感器网络设计具有十分重要的意义；第三，可扩展性。面对无线传感器网络（WSN）节点失效或者新增节点的问题，或者面对无线传感器网络（WSN）所部署的外部环境因素的影响，路由协议的可扩展性（也可以称其为兼容性）可以十分有弹性的解决一系列可能出现的动态拓扑问题；第四，应用相关。由于无线传感器网络（WSN）的用单位以及场所的不同，造成了数据通信模式不同，每个应用都需要特定的路由机制。设计者应该具体问题具体分析，特定的应用建立特定的路由机制。
2.2 安全技术
安全问题是一个系统正常平稳运行的基础，且这一问题关乎到数据的安全性，对其自身系统的发展也发挥着重要作用。而无线传感器网络的应用就是为了为人力所不便，这一系统多数应用在人烟稀少的地区或者敌方地区，过分开放的网络环境和开放的传播媒介，使得该系统部署区域潜藏着各种各样的安全问题，极易受到各种各样的攻击。这也就解释了无线传感器网络（WSN）需要安全技术来支持其自身正常运转的原因，也正是如此，安全技术对于无线传感器网络（WSN）的正常运行、快速发展具有重要意义。针对无线传感器网络（WSN）安全问题，该领域研究工作的出发点是解决信息的机密性、完整性、消息认证、组播/广播认证、信息新鲜度、入侵检测以及访问控制问题。其中安全技术主要包括密钥算法、安全协议、密钥管理、认证、安全路由、入侵检测、拒绝服务攻击（DOS攻击）和访问控制等，在部署无线传感器网络（WSN）时可利用实体认证、密钥管理等技术，确保任务的安全性（保密性）以及信息安全，并在相对安全的网络环境下完成任务。密钥算法，也称为密码算法，由于无线传感器网络（WSN）缺乏网络基础设施、节点数量有限造成的资源受限、因是新兴技术科技不能支持其正常运行，在这一系统中许多现有的密码算法都不能直接使用。目前主要使用对称密码算法，有时也会使用非对称的密码算法。由于密码算法成本低，使得许多该领域的研究工作者都投入到这一技术的研究当中；SNEP是A.Perrig.等专门为无线传感器网络（WSN）打造的一个能够有效保障数据的机密性、完整性以及新鲜性安全协议；作为无线传感器网络（WSN）的安全基础，密钥管理的重要性也是不言而喻。本着解决无线传感器网络（WSN）安全问题的原则，所有网络节点不能够共享一个主密钥方式。是以目前许多研究者有针对性地提出了几个可行的密钥管理方式，其中包括：每对节点之间都共享一对密钥；每个节点与基站之间共享一对密钥；基本的随机密钥分配模型以及使用部署知识的密钥分配模型等。当然，这种多方式的密钥管理机制所需的研究工作任务繁重，对人才的专业素养水平要求也是极高。认证技术主要分为三种：一是内部实体之间认证；二是网络和用户之间认证；三是广播认证。对于内部实体之间的认证，传感器网络密钥管理是其实现的基础，在这一方面它和上一关键技术密钥管理技术紧密相关，都是利用对称密码学来实现内部实体之间的认证，使共享密钥的内部实体能够相互认证。用户是利用无线传感器网络（WSN）收集数据、采集信息的主体，当这一信息采集指令需要被实现时，就需要通过传感器网络的认证，这就是所谓的网络和用户之间的认证。广播认证，可以说是效率较高、最节约能量的一种通信方式。研究传感器网络广播认证，保证广播实体和消息的合法性，对于无线传感器网络（WSN）的研发具有重要意义。
2.3 无线传感器节点
在无线传感器网络（WSN）系统中，传感器节点（sensor）、汇聚节点（sink node）和管理节点作为三大基本要素在该系统中占据了主要作用。无线传感器网络节点通过自组织的动态拓扑方式，构成了整个无线网络系统，被传感器节点采集的数据通过其他传感器节点进行传输，并在传输过程中被多个带有不同指令的传感器节点处理，然后以多跳的方式汇聚到汇聚节点，最后这些数据会被卫星或者互联网汇聚到管理节点。在系统运行过程中，实体用户通过管理节点指令，并采集监测数据。传感器网络节点的组成和功能主要包括四个部分：传感单元、处理单元、通信单元以及电源部分。此外，可以选择的其他功能元素还包括：定位系统、运动系统以及发电装置等。针对节点的数量有限、能量有限、其能量无法补充这一短板，越来越多的工作人员从节省能量、发挥节点最大效益这一出发点出发，投身于对节点的研究工作当中，努力寻找一个既可以控制节点数量又可以有效利用节点的能量，使其可以最大限度地发挥作用，发挥自身的最大效益，并延长其使用年限，为此，无线传感器节点在网络运行过程中的作用也是至关重要，针对节电技术的研究也应该更加深入。
3 结语
除了上文提到的，无线传感器网络的关键技术还包括覆盖控制技术、数据融合技术、嵌入式系统等技术，他们也都对无线传感器网络的正常运行起到了技术支持作用。作为一门新兴技术，无线传感器网络（WSN）对当代社会以及未来社会的各种可能性还不为世人所知。随着科学技术的不断发展，人们对该领域的研究也不断加深，人们将要面对的问题也会不断浮现出来，这就需要该领域的研究人员们抓紧研究，解决已经出现的或者将来可能出现的问题。随着越来越多的领域应用到了无线传感器网络，这就意味着在将来社会这一技术可能会普及，目前我们能够做的就是对其发展加大关注力度，为实现无线传感器社会各方面的对接做出努力，从而使其更好地服务于人类，促进人类的进步。
⒖嘉南
[1] 吕涛.无线传感器网络（WSN）的关键技术研究[J].福建电脑，2016，47（6）：96-97.
篇2
关键词：无线传感器 定位 时间同步 数据融合
1. 引言
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式所形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中得感知对象信息，并发送给观察者。无线传感器网络具有低成本、容错性好、快速部署、无需固定网络支持、可长期执行监测任务等特点，在环境监测、医疗卫生、军事、灾难拯救以及商业等方面具有广泛的应用前景。[1]
2. 无线传感器网络关键技术
2.1定位
确定传感器节点自身位置以及事件发生的位置是无线传感器网络的基本功能之一，定位技术对无线传感器网络的各种应用都有着重要的作用，是一项值得研究的关键技术。文献[1]针对户外消极追踪问题。提出了一种利用光传感器和光源对WSN中的移动目标进行追踪的方法。文中设计了光追踪协议来计算目标移动的方式[1]。文献[2]从无线摄像传感器网络中目标定位的角度，分析覆盖问题，提出一种方向定位传感模式，在此基础上应用贝叶斯估计理论，提出了方向定位的覆盖概念（L覆盖），根据摄像传感器分布密度和L覆盖率关系，得到对期望的L覆盖率的密度要求[2]。
2.2时间同步
在无线传感器网络应用中，传感器节点通常需要协调操作共同完成传感任务，时间同步技术显得尤为重要。传统的网络时间同步的方法，成本较高且能耗较大，在恶劣的环境下同步精度还会受到很大影响，因此，研究适合于传感器网络的精确节能的时钟同步算法也是目前国内外研究的一个热点方向。
2.3覆盖
在传感器网络资源受限的情况下，通过节点部署策略以及路由选择等手段，可以使无线传感器网络的各种资源得到优化分配，因此，覆盖也是目前研究的热点方向。文献[3]提出了一种基于新颖的蚁群优化算法解决能量有效覆盖问题的方法，[3]该算法使用三种类型的信息索来解决能量有效覆盖问题，而传统的蚁群优化算法只使用一种类型的信息索，进一步，文中提出了两种具体解决办法：1、可能传感器侦测模式；2、在连续空间中使用不同类型的传感器。实验表明，该算法能很好地延长整个网络生命周期。
2.4网络安全
由于无线传感器网络受能耗、数据处理和通信能力的限制，使得无线传感器网络受到的安全威胁，现有的网络安全机制不适合于无线传感器网络，需要开发针对该领域的专门协议。文献[4]针对双层传感器网络中存储节点被攻击问题，[4]该文提出了一种防止被攻击的协议SafeQ，使节点在采集数据，和存储节点向sink节点传输数据更为安全。
2.5数据融合
邻近节点报告的信息存在很大的相似性和冗余性，各个节点单独传送数据会浪费通信带宽，缩短网络生存时间，加速节点的能量消耗。而数据融合技术有助于提高数据的准确性和数据的收集效率。因此，数据融合技术成为无线传感器网络的一项关键技术。文献[5]针对于无线传感器网络中对环境的监测，提出了一种面向时间相关性的复杂框架，[5]该框架可以对数据压缩的损失进行优化，进而提出了在噪声环境下动态减少能量损失的数据聚集协议。文献[6]针对无线多媒体传感器网络数据压缩所产生的数据冗余问题，[6]该文提出了一种信息数据压缩框架，将采集到的视觉信息最大化的完整压缩。并在此基础上，结合优先进化遗传机制，提出DMCP协议，减少压缩过程的数据冗余。
2.6网络协议
路由协议不仅关系到单个节点的能耗，而且直接影响到网络的生命周期，所以，网络协议也成为无线传感器网络的一项研究热点。文献[7]提出了一种任播路由算法保证数据包准确传到水面SEA传感器。[7]通过任播路由协议，将水下不同深度的水压传给SEA，再由SEA传给检测中心。该协议采用新颖的机会路由机制，选择最大贪婪进程的子集，限制信道干扰。
2.7网络拓扑控制
对于无线传感器网络而言，良好的拓扑结构有利于节省节点的能量来延长网络的生存期，提高路由协议和MAC协议的效率，所以拓扑控制也是无线传感器网络的核心技术之一。
3. 无线传感器网络所面临的挑战
传感器网络是由众多节点组成的、采用无线通信方式、动态组网的多跳移动性对等网络。与传统网络相比，传感器网络的发展受到了如下几方面限制与挑战：
（1）电源能量有限
传感器网络的首要设计目标就是能源利用问题，如何高效使用能量来最大化网络生命周期是传感器网络所面临的首要挑战，也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一。
（2）通信能力有限
在通信环境和节点有限通信能力的情况下，如何设计网络通信机制以满足传感器网络的通信需求是传感器网络面临的又一挑战。
（3）计算和存储能力有限
传感器节点需要完成检测数据的采集和转换、数据的管理和处理、应该汇聚节点的任务请求和节点控制等多种工作，如何利用有限的计算和存储资源完成诸多协同任务，成为传感器网络设计的一个无法回避的问题。
4.结束语
无线传感器网络作为新兴前沿热点研究领域，在众多应用领域具有重要的科研价值和巨大实用价值，本文对无线传感器网络的关键技术及所面临的挑战进行了归纳分析，并对其今后研究起到积极引导作用。
参考文献：
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篇3
关键词：无线传感器网络；智能交通系统；节点；系统模型
中图分类号：TN99 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)06-0025-03
0 引 言
智能交通系统(Intelligent Transportation System，ITS)是在传统的交通体系的基础上发展起来的新型交通系统，它将信息、通信、控制和计算机技术以及其他现代通信技术综合应用于交通领域，并将“人—车—路—环境”有机地结合在一起。事实上，在现有的交通设施中增加一种无线传感器网络技术，将能够从根本上缓解困扰现代交通的安全、通畅、节能和环保等问题，同时还可以提高交通工作效率[1]。因此，将无线传感器网络技术应用于智能交通系统已经成为近几年来的研究热点。
智能交通系统主要包括交通信息的采集、交通信息的传输、交通控制和诱导等几个方面。无线传感器网络可以为智能交通系统的信息采集和传输提供一种有效手段，以用来监测路面与路口各个方向上的车流量、车速等信息。它主要由信息采集输入、策略控制、输出执行、各子系统间的数据传输与通信等子系统组成。信息采集子系统主要通过传感器来采集车辆和路面信息，然后由策略控制子系统根据设定的目标，并运用计算方法计算出最佳方案，同时输出控制信号给执行子系统，以引导和控制车辆的通行，从而达到预设的目标[2]。
1 国内外无线传感器网络在智能交通中的应用研究
美国的马萨诸塞大学建立的UMass DieselNet智能公交系统主要包括公交车节点以及安装在路边的Throwboxes，可用于提高网络的连通性。美国加州大学伯克利分校的ATMIS项目，哈佛大学的CitySense项目都开展了无线传感器网络在道路交通监测方面的研究。瑞典有一段公路，利用太阳能供电传感器，可以对行驶车辆做出路面结冰、事故拥堵和其他危险情况的预警。
国内对车辆传感器网络的研究也在积极开展。武汉理工大学开展了无线传感器网络在火车车厢环境中的测控应用，对车厢内的空气质量、安全隐患等进行全程检测。中科院沈阳自动化所开展了基于无线传感器网络的高速公路交通监控系统研究，并利用此项技术来弥补传统设备能见度低、路面结冰时无法对高速路段进行有效监控等，从而提出了新的图像监视系统；此外，对一些天气突变性强的地区，该技术也能极大地降低汽车追尾等交通事故的发生。
无线传感器网络在智能交通中还可以用于交通信息、电子收费、车速测定、停车管理、综合信息服务平台、智能公交与轨道交通、交通诱导系统和综合信息平台等技术领域。
2 无线传感器网络在智能交通中的应用关键技术
2.1 节点技术
在无线传感器网络交通监控系统中，节点技术是最常见也是使用最多的一种技术，通常采用的普通节点、汇聚节点、网关节点等三类传感器节点的功能是[3]：
普通节点主要承担数据采集，并将感知的数据信息传递给近邻的节点；汇聚节点用于收集普通节点感知的信息，然后进行初步数据处理，并将处理结果传送到网关节点，汇聚节点之间可以互相通信；网关节点用于收集汇聚节点信息并通过3G网络将信息传送回控制中心，节点间不具备通信功能，也就是说，网关节点主要承担无线和有线信号转换，实现 Internet网络的接入功能。
根据各类节点功能上的不同，可对节点进行分层部署。首先，由普通节点将感知信息以单跳或多跳路由协议的方式把信息传送到距离其最近的汇聚节点，然后由汇聚节点采用相同的方式将信息传送给网关节点[4]。
2.2 地磁传感技术[5]
目前在道路上的绝大多数车辆都由大量的铁制成，这些钢铁比周围的空气更具有磁渗透性。地磁传感器可以分辨出地球磁场六千分之一的变化，而当车辆通过时，对地磁的影响可能达到地磁强度的几分之一，因此，可以利用地磁传感器来检测车辆的存在，并且其具有极高的灵敏度。地磁传感器就是通过探测车辆通过时对地球磁场产生的扰动来探测车辆的，传感器模块可以依据测量过往车辆对地磁场的干扰情况来检测车辆。此外，也可以根据不同车辆对地磁产生的扰动的不同来识别车辆类型。国外在这方面的应用已经非常广泛。
3 基于移动agent的道路交通网的算法系统模型
在图1所示的无线传感器网络中，底层是由数个车辆传感器装置的移动agent实体组成的(移动agent在交通网络中看作一个节点)，底层可以从其他的agent上接收信息再传递信息到另外的移动agent。通过相互交换，它们可以获取城市交通网络中的不同信息，并通过对所得数据进行分析和处理得出结论，再传递给司机一些指示，从而指导司机在驾驶中选取正确的方向。车辆上的移动agent实体可以容易地进入和离开网络，所以，不需要额外的操作就能很容易地扩大网络的覆盖范围，提高整个网络的灵活性[6,7]。
4 交通信息的采集
信息采集主要是通过传感器来在道路上实时检测交通量、车速、车流密度和车道占有率等交通参数。在无线传感器网络结构中，安装在道路两旁的汇聚节点组成一个多跳的Mesh基础网络构架，终端节点与汇聚节点组成星型网络并进行通信，将最终数据汇聚到网关节点上。网关节点可集成安装在交叉路口的交通信号控制器内，通过信号控制器的专有网络将所采集到的数据发送到交管中心进行进一步处理。道路上的车辆安装传感器节点将动态地加入传感器网络在交通信息采集中，汇聚节点可安装在路边立柱、横杠等交通设施上[8]。终端节点可采用非接触式地磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度和车辆间距等信息[9,10]。当车辆进入传感器的监控范围后，终端节点可通过磁力传感器来采集车辆的行驶速度等信息，并将信息传送给下一个定时醒来的节点。当下一个节点感应到该车辆时，结合车辆在两个传感器节点间的行驶时间估计，就可估算出车辆的平均速度。多个终端节点将各自采集并初步处理后的信息通过汇聚节点汇聚到网关节点，进行数据融合，获得道路车流量与车辆行驶速度等信息，从而为路通信号控制提供精确的输入信息。此外，通过给终端节点安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器，还可以进行路面状况、能见度、车辆尾气污染等检测。例如：在交叉路口由于视线被阻碍，容易发生车辆碰撞事故，而利用无线传感器网络采集交通信息，就可以设计车辆防碰撞机制，因而具有很大的现实意义。
5 测距与定位
在智能公交网系统中，公交车辆在无线传感器网络中的定位是一项复杂而重要的技术。公交车辆的位置是基于无线传感器网络的智能公交监控网的重要交通参数，它决定着该系统运行的好坏。采用基于测距的算法或不基于测距的算法，可对位于无线传感器网络中的公交车辆进行定位。
目前的定位技术主要有硬件技术与软件算法。硬件技术即是通过各种技术准确测出或者估算出两个节点之间的距离，这一技术是准确得到位置信息的基础。软件算法是在现有的各种测距技术的基础上，根据各种测距技术的特点，设计不同的算法来将已测出的距离信息计算成具置信息[11]。其中基于测距算法的测距方式分为基于到达角度的测距方式、基于到达时间的测距方式、基于接收信号强度的测距方式、基于到达时间差的测距方式和对称双边双路测距等。不基于测距的定位方式分为质心定位算法、DV-Hop定位算法和APIT定位算法等[3,12]。
目前，对于无线传感器网络本身的研究热点主要集中在3个关键技术上，即网络通信协议、网络管理技术和网络支撑技术[13]。其中节点定位问题属于网络支撑技术层的一项关键技术。
6 结 语
本文结合无线传感器网络在智能交通系统中的典型应用，阐述了无线传感器网络在智能交通中的关键技术。随着技术发展的日益成熟，无线传感器网络技术在智能交通系统中还将应用于更多的场合，例如电子收费、交通安全与自动驾驶、停车管理、交通诱导系统等，这将会更进一步推动智能交通系统的发展。
参 考 文 献
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篇4
关键词：物联网；C3SD；技术架构；RFID
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）09-0047-03
0 引 言
物联网（Internet of Things）技术是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息的分析处理、交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络技术[1]，被公认为是继PC、Internet后推动IT产业革命第三次浪潮的引擎。物联网覆盖了信息技术和通信技术的众多领域，包括 RFID、传感器、互联网、嵌入式、移动通信等。
对物联网的技术架构目前还处于研究和开发阶段。在国际上，欧洲电信标准化协会（ETSI）2010 年7月前完成体系架构的设计，国际电信联盟（ITU-T）的SG13主要完成物联网的功能需求与构架设计，国际标准化组织 ISO/IEC 数据通信分技术委员会JTC1 SC6 成立传感网研究组（SGSN），对物联网整体架构的标准进行研究。在国内，传感器网络标准工作组（WGSN）下设标准体系与系统架构项目组负责系统架构标准的制定，中国通信标准化协会（CCSA）也已先后启动了《无线泛在网络体系架构》等标准的研究与制定。因此，目前还没有一种完整的国际通用的物联网技术架构标准。
1 物联网的体系结构
国际电信联盟给出了物联网的三层体系结构，包括感知层、网络层和应用层。图1所示是物联网体系结构示意图。
图1 物联网体系结构示意图
感知层主要用于物品标识和信息的智能采集，它由基本的感应器件（由RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签等基本标识和传感器件组成）及感应器件组成的网络（如RFID网络、传感器网络等）两大部分组成。该层的核心技术包括电子射频技术、传感器技术、无线网络组网技术等，涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。
物联网网络层主要用于实现感知层各类信息进行广域范围内的应用和服务所需要的基础承载网络，包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网络等。
应用层主要是将物联网技术与行业专业系统结合，实现广泛的物物互联的应用解决方案，主要包括业务中间件和行业应用领域。
2 物联网的C3SD技术架构
与体系结构相对应，物联网技术也应该包括三个方面：其一是物联网感知系统 （Sensor network），对应体系结构的感知层；其二是通信系统（Communication）和数据海（Data Ocean），对应系统结构中的网络层；其三是计算系统（Computation）和控制系统（Control），对应体系结构中的应用层。这三个部分五大技术互相联系，就可以形成一个统一的整体对物联网有效的技术支撑，从而构成物联网的C3SD技术架构，如图2所示。
图2 物联网的C3SD技术架构
2.1 感知系统
感知系统技术主要是指传感器技术、物品标识技术（RFID 和二维码）、短距离无线传输技术（ZigBee 和蓝牙）等。
传感器是摄取信息的关键器件，它是物联网中不可缺少的信息采集手段。传感器又分为物理量传感器（如压力传感器、温度传感器、电流传感器、噪声传感器等）、化学量传感器（如离子传感器、气体传感器、湿度传感器等）、生物量传感器（如免疫血型传感器、微生物传感器、体温传感器等）等不同的类型，传感器要求感知类型齐全，精度和可靠性高，成本和功耗低。
物品标识技术主要有射频标识RFID、二维码等。RFID 是物联网感知系统的一个关键技术。RFID 系统主要由三部分组成：电子标签（Tag）、读写器（Reader）和天线（Antenna）。RFID 具有无需接触、自动化程度高、耐用可靠、识别速度快、适应各种工作环境、可实现高速和多标签同时识别等优势，因此可用于广泛的领域。二维码技术是物联网感知层实现过程中最基本和关键的技术之一。二维码也叫二维条码或二维条形码，是用某种特定的几何形体按一定规律在平面上分布（黑白相间）的图形来记录信息的应用技术。与 RFID 相比，二维码最大的优势在于成本较低，一条二维码的成本仅为几分钱，而 RFID标签因其芯片成本较高，制造工艺复杂，价格较高。
短距离无线传输技术包括ZigBee、蓝牙等技术。ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4协议的短距离、低功耗的无线传输技术，采用分组交换和跳频技术，主要应用在短距离范围并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。由于ZigBee 技术具有成本低、组网灵活等特点， 可以嵌入各种设备，在物联网中发挥重要作用。ZigBee可应用于PC 外设、消费类电子设备、家庭内智能控制（照明、煤气计量控制及报警等）、玩具、医护（监视器和传感器）、工控（监视器、传感器和自动控制设备）等领域。
2.2 通信系统
通信系统技术主要包括互联网、移动通信网、传感网络、通信和接口的标准化等相关技术问题。
互联网以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，并通过许多路由器和公共互联网连接而成，它是一个信息资源和资源共享的集合。物联网也被认为是互联网的进一步延伸。互联网是物联网主要的传输网络之一。现逐步引入 IPv6 技术，使网络不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备。
移动通信网由无线接入网、核心网和骨干网三部分组成。移动通信网络以其覆盖广、建设成本低、部署方便、终端具备移动性等特点将成为物联网重要的接入手段和传输载体，为人与人之间通信、人与网络之间的通信、物与物之间的通信提供服务。在移动通信网中，当前比较热门的接入技术有3G、Wi-Fi 和WiMAX。
无线传感器网络（WSN） 的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，传感器网络的首要设计目标是能源的高效利用，涉及节能技术、定位技术、时间同步等关键技术。
2.3 数据海系统
数据海系统主要有海量多媒体数据存取系统、跨媒体搜索、数据融合与知识发掘、安全和保密技术、数据格式和标准化等。
2.4 控制系统
控制系统技术包括人工智能技术、新型调节与执行机构（如电机、开头等）、无人装备、管道系统控制技术等。
人工智能（Artificial Intelligence）是探索研究使各种机器模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等），使人类的智能得以物化与延伸的一门学科。
2.5 计算系统
计算系统技术主要有云计算服务、共软件中间件、超级计算机硬件系统、嵌入式计算机支撑系统一体化开发平台、软硬件的I/O等标准化。
云计算（Cloud Computation）是分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展。云计算通过共享基础资源（硬件、平台、软件）的方法，将巨大的系统池连接在一起以提供各种IT 服务，这样企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本，只需要通过互联网来租赁计算力等资源。
中间件是为了实现每个小的应用环境或系统的标准化以及它们之间的通信，在后台应用软件和读写器之间设置的一个通用的平台和接口。在物联网中，中间件作为其软件部分，有着举足轻重的地位。物联网中间件是在物联网中采用中间件技术，以实现多个系统或多种技术之间的资源共享，最终组成一个资源丰富、功能强大的服务系统，最大限度地发挥物联网系统的作用。具体来说，物联网中间件的主要作用在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据处理是中间件最重要的功能。同时，中间件具有数据的搜集、过滤、整合与传递等特性，以便将正确的对象信息传到后端的应用系统。物联网中间件的实现依托于中间件关键技术的支持，这些关键技术包括 Web 服务、嵌入式 Web、Semantic Web 技术、上下文感知技术、嵌入式设备及 Web of Things 等。
以上五大模块分别与国际电信联盟给出的物联网的三层体系结构相对应，构成了物联网的技术架构。五大模块中的各种技术相互影响、相互融合、相互促进，各种技术之间的综合集成和共同发展将会为物联网的技术进步和物联网的快速发展提供巨大的空间。
3 结 语
本文分析了国内外对物联网技术架构的研究现状，介绍了物联网的体系结构，对由感知系统、通信系统、数据海、计算系统和控制系统五大技术系统作为技术支撑的物联网C3SD技术架构进行深入的研究，对C3SD技术架构所涉及的关键技术进行阐述，最后得出C3SD所涉及的五大模块的综合集成和共同发展将会为物联网的技术进步和快速发展提供巨大的空间，C3SD技术架构具有合理性。
参 考 文 献
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篇5
关键词：物联网技术；关键技术；进展；应用
0引言
物联网技术的不断发展，逐渐从原来的计算机、无线通信过渡到远程控制和人工智能等多个技术领域，物联网技术已经成为一个跨越多行业推动社会发展的力量。目前，世界上主要的发达国家都对物联网发展计划高度重视，国外发达国家相继推出了和物联网相关的技术和产业战略布局。因此，研究物联网技术的进展以及应用前景，能够为我国在全球信息化发展阶段，提供一定的借鉴和参考价值。
1物联网技术的概述
物联网技术是在互联网发展的应用的基础上，不断延伸扩展形成的网络技术，和互联网技术不同的是，物联网是利用互联网的架构，来实现物与物相连的技术，因此，物联网的核心和基础是互联网。物联网的定义在世界上比较公认的是：利用无线传感器和无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备，利用互联网架构搭建的能够进行定位、跟踪和追溯管理的网络。因此，物联网的技术关键就在于通过无线传感器和无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备获取物品的各种信息，然后利用互联网进行数据交互，因此，物联网技术进展，就里不开无线传感器、无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备的发展。
2物联网技术的进展
从物联网的概述以及定义，可以看出物联网的发展和物联网技术传感设备的发展息息相关，因此，本文探讨了无线传感技术、无线射频识别技术、纳米技术和智能技术这4种关键技术的发展。
2.1无线传感技术
无线传感技术是连接物理世界、数字虚拟世界和人类社会的桥梁，物联网的应用的基础，就是无限传感技术，利用无线传感技术，能够更好地对物品进行监测、感知和数据采集，同时也能够和互联网平台进行数据交互。因此无线传感技术的发展，直接关系到物联网技术落地和实际应用的领域。目前，低成本、微型化、低功耗以及灵活的组网方式、铺设方式是无线传感技术的发展方向。
2.2无线射频识别技术
无线射频识别技术（RFID）是一种利用无线射频信号及其空间耦合的传输特性，通过非接触对附有标签的物体进行辨别的自动识别技术，无线射频识别技术的3个重要部分分别是天线、阅读器和标签，其优势在于能够可实现高速运动下对特定物品的识别，且能够实现同时对多个附有标签的物体的识别的目的。已经广泛应用到生产制造、物流管理和公共安全等各个领域。
2.3纳米技术和智能技术
随着互联网技术的不断发展，物联网技术的应用，也逐渐形成了以物体为核心，将物与物之间进行智能化关联，而纳米技术优势非常明显，利用纳米技术，能够让物联网更智能地互联，且进行数据交互，纳米技术的应用方向为纳米电子技术、纳米力学技术和纳米材料技术等，而智能技术则是通过对物体内植入智能芯片，将智能赋予相关的物体，并通过互联网与物体、人之间进行主动、被动交互，机器人技术将成为未来智能技术的发展方向。
3物联网技术应用研究
目前，物联网技术的应用还属于初级阶段，预计物联网技术的未来会迅速地发展和长远地应用，本文从与人生活相关的吃穿住行方面，介绍了物联网的应用方向和前景。
3.1生活相关的智慧城市物联网
在城市中应用物联网技术，能够让城市的规划更加科学，城市功能更加完善，城市的各项服务更加便利，能够让城市更好地适应人们的生活，将城市生活与经济社会实现可持续发展完美结合，同时智慧城市建设，也能够让城市更加方便管理。
3.2出行相关的交通物联网
目前，城市道路拥堵已经越来越普遍，将物联网技术应用在交通上，将公交车、公交站点和城市道路结合起来，同时利用传感器和监控中心数据交互，能更方便人们的出行。
3.3农业生产相关的农业物联网
物联网技术在农业生产上的应用，能够让农业有更好的发展，节省人工，提高农业生产的效率，例如在大棚农业种植的时候，就可以通过物联网将实时对监测蔬菜大棚的温度、湿度以及土壤盐碱度等数据，便于对大棚的管理，同时也可以远程控制大棚的温度调节装置，大大提高大棚管理的效率。同时物联网的应用发展，也为绿色农业的发展提供了应用基础，能够更好地对农产品追根溯源，提高农产品的生产的科学化和规范化。
3.4建设医疗服务物联网
建设新的医疗互联网，将病人和医院的数据库系统相结合，能够对人体的各类数据进行采集，传输到医院的大数据库系统中进行分析，进而掌握病人的生活数据，能够在就医时，更方便医生对病人进行会诊，同时也能够为人提供更好的就医和健康咨询服务。
4结束语
目前，物联网技术的发展及应用备受人们的关注，在吃穿住行方面，物联网的发展都有着巨大的前景，物联网技术的发展将会是世界经济发展的驱动力。但是，物联网技术仍处于研究和实验性应用阶段。因此，在未来的发展过程中，还需进行深层次的研究，发挥政府的引导和支持力量，加大专项研究力度，更好地推动物联网的发展。
参考文献
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篇6
关键词:无线传感器网络;关键技术;路由技术
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)03-552-03
Analysis of Wireless Sensor Networks and Routing Techniques
WANG Yan-qin1, PENG Gang2, LIU Yu1
(1. Institute of Computer and Control, Guilin Uniersity of Electronic Technology, Guilin 541004, China; 2. Educational Technology Center, Guilin Air Force Academy, Guilin 541003, China)
Abstract: Correlative knowledge of wireless sensor network is briefly introduced, including the architecture, the characteristics and the application fields. After key techniques of wireless sensor network are introduced, routing technique is analyzed emphatically, and then the problems and challenges of routing techniques are discussed.
Key words: wireless sensor network; key techniques; routing technique
随着无线通信和计算技术的发展,传感器不仅能感应和监测环境,还可以处理收集到的数据,将其处理后以无线的方式传送到基站。这些具有特殊功能的廉价的无线传感器节点,通过无线链路构成灵活的多跳自组织网络,这就是无线传感器网络(WSN, Wireless Sensor Network)。[1] 无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一,它将会对人类未来的生活方式产生巨大的影响。
1 无线传感器网络
1.1 无线传感器网络节点结构与体系结构
无线传感器网络由许多个功能相同或不同的无线传感器节点组成的以数据为中心的无线自组网络。每一个传感器节点由感应模块、数据处理和控制模块、通信模块和电源模块等组成,如图1。
无线传感器网络通常包括传感器节点、汇聚节点(Sink Node)和管理节点。[2-3] 传感器节点通常散布在被监测区域中,可以通过无人飞行器、火箭等撒播,也可以通过人工布置的方式完成,自组织形式构成网络。各节点收集数据,并将数据通过多跳中继的方式路由至汇聚节点,最终借助长距离或临时建立的Sink链路将整个区域内的数据传送到远程中心进行集中处理,体系结构如图2。
1.2 无线传感器网络的特点
无线传感器网络一般是为了某个特定的需要而设计的,有着独特的体系结构和应用背景,使它具有不同于传统网络的诸多特点。
1) 网络自组织性 无线传感器网络可以在任何时刻、任何地点、不需要任何基础网络设施的支持下,由传感器节点本身自组织形成网络,包括网络的运行、维护、管理等完全在网络内部实现。
2) 网络拓扑结构比较稳定 一般网络中的拓扑变化主要由节点的移动造成的,而无线传感器网络中的拓扑结构变化主要由于可移动节点的移动和节点能量的耗尽造成的。
3) 容错性、功能局限性 对于无线传感器网络,节点数目多,安全性比较差,因此整个网络具有容错性;节点能量主要靠电池,但受到体积的限制,使得节点的计算能力、存储空间等局限性表现非常突出。
4) 网络分布式特性 基站节点与传感器节点体现了使用集中式的控制结构,但各个传感器节点之间,是一种无中心的分布式控制网络。
5) 安全性问题严重 由于采用无限信道、有限电源、分布式控制等技术,网络主机更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺睡眠、伪造等形式的各种网络攻击,而且传感器节点往往直接暴露在外面,安全性很差。
2 无线传感器网络的关键技术[4-5]
1) 节点定位 位置信息对于无线传感器网络应用至关重要,没有位置信息的数据毫无意义。大多节点定位分为两个阶段:第一,测量未知节点到附近已知节点的距离;第二,通过这些参考距离,利用数学方法对未知节点的位置进行计算。
2) 时间同步 时间同步的基本思想是:节点以自己的时钟记录事件,随后用第三方广播的基准时间加以校正。这种同步机制应用在确定来自不同节点的监测事件的先后关系时有足够的精度。
3) 路由技术 在无线传感器网络的体系结构中,网络层的路由技术是组网的基础,是无线传感器网络通信层的核心技术,非常重要。路由技术负责将数据分组从源节点通过网络发到目的节点,主要功能是寻找源节点和目的节点间的最优化路径,并将数据分组沿着优化路径正确转发。
4) 数据管理和数据融合 数据融合是一种减少传输数据量,节省能量的策略,数据管理是为了针对无线传感器网络的物理资源受限的特点而采用的特定数据管理措施。二者都是面向具体应用的,只有面向具体应用需求设计具体的数据融合算法和数据管理策略才可以最大限度的提高效率、节省能量。
5) 网络安全 安全技术可以保证无线传感器网络各层正常和正确的运行,对于其它方面,以至于整个网络都有很重要的作用,其中对于保证数据新鲜性和有效性方面表现最为明显。目前,无线传感器网络安全主要集中在密匙管理、身份认证和数据加密方法、安全路由协议和隐私问题。
3 无线传感器网络路由技术
3.1 路由技术分类
无线传感器网络中的路由技术分为平面型协议和层次型协议两种,基本的思想是采用在节点和汇聚节点间建立连接。平面型协议中,所有节点的地位是平等的,原则上不存在瓶颈问题。其缺点是可扩充性差,维护动态变化的路由需要大量的控制信息。在层次型协议中,群成员的功能比较简单,不需要维护负责的路由信息。大大减少了网络中路由控制信息的数量,有很好的可扩充性,其缺点是群头节点可能会成为网络的瓶颈。
3.1.1 平面型路由
1) 泛洪(Flooding)是一种最早的路由技术,不要求维护网络的拓扑结构,也不需要进行路由计算,接收到消息的节点以广播形式转发分组,转发报文给所有邻居节点。虽然实现简单,但容易产生消息的内爆和重叠。
2) 信息协商传感器协议(SPIN,sensor protocol for imformation via negotiation)是以数据为中心的一系列自适应路由协议。通过使用节点间的数据协商和资源自适应机制大大节省了能量,延长了网络寿命,并通过协商机制来解决泛洪算法中的内爆和重叠问题。通过宣告有数据(ADV)、同意接收(REQ)两种报文进行协商,并利用第三种数据报文(DATA)将协商好的所需要的数据发送给指定的节点。
SPIN的优点是每个节点只需要知道它的单跳邻居节点的信息,所以拓扑结构的改变对它的影响的局部的。但还存在一定的缺陷,它不能保证数据的发送,可能出现“数据盲点”。
3) 有序分配路由(SAR,sequential assignment routing)是1999年Katayoun Sohrabi等人在DARPA支持的一个研究中提出的一种主动型平面路由协议。 在选择路径时,SAR策略充分考虑了功耗和分组优先权等特殊要求,采用局部路径恢复和多路径经备份策略,避免节点或链路失败时进行路由重计算需要的过量计算开销。
4) 定向扩散(directed diffusion)是一种典型的以数据为中心的路由协议,与已有的路由算法有截然不同的实现机制。通信是在相邻节点中进行的,每个节点具有数据汇聚和缓存能力。定向扩散一般根据需求发出查询请求,这就减少了数据发送的盲目性。从实际意义上说,能减少能量的消耗。
3.1.2 层次型路由
层次路由协议的基本原理就是根据某种规则把WSN节点划分为多个子集,每个子集成为一个簇,具有一个簇头。每个簇的簇头节点负责全局路由,其他节点通过簇头接收或发送数据。
1) 低能耗自适应分层簇结构(LEACH, low energy adaptive clustering hierarchy)是第1个基于聚簇的协议[6],该协议随机循环地为每个簇选择簇头节点。每个簇头收集本簇中所有节点的数据,聚集后传送到汇聚节点。
LEACH以轮为工作时间单位,每一轮分为两个阶段:启动阶段和稳定阶段。在启动阶段,主要是传送控制信息,建立节点群,并不发送实际的传感数据。为了提高电源效率,稳定阶段应该比启动阶段有着更长的持续时间。在稳定阶段,传感器节点以固定的速度采集数据,并向群头节点发送,群头在向网关发送数据之前,首先对这些信息进行一定程度的融合。在稳定阶段经过一定的时间后,网络重新进入启动阶段,进行下一轮的群头选择。
2) 敏感门限高效能耗传感器网络协议(TEEN, threshold sensitive energy efficient sensor network protocols)与上面介绍的LEACH算法相似,通过抑制不必要的通信来实现节省能量。[7]
TEEN通过各簇头向整个网络下发两个阈值:硬阈值和软阈值。当检测值超过了硬门限,它被立刻发送出去;如果当前检测值与上一次之差超过了软门限,也被立刻发送出去。采用这样的方法,可以监视一些突发事件和热点地区,减小网络内信息包数量。
3.2 路由技术面临的问题和挑战
无线传感器网络路由技术设计的基本特点可以概括为:能量低、规模大、移动性强、拓扑易变化、使用数据融合技术和通信的不对称,因此无线传感器网络路由技术的设计要满足以下路由机制要求。
1) 能量高效成为路由技术最重要的优化目标
低能量包括两方面的含义,首先是节点能量储备低,其次是指能源一般不能补充。传感器网络节点通常是一次部署,独立工作,所以可维护性很低。相对于传感器节点的储能,无线通信部件的功耗很高,通信功耗占了节点总功耗的绝大不部分。因此,研究低能耗的路由协议极为迫切。
2) 使用数据融合技术
在无线传感器网络中,感知节点没有必要将数据以端到端的形式传送给汇聚节点或网关节点。为了减少流量和耗能,传输过程中的转发节点经常将不同的入口报文融合成数目更少的出口报文转发给下一跳,这就是数据融合的基本含义。采用数据融合技术意味着路由协议需要做出相应的调整。
3) 通信不对称,流量分布不均匀
无线传感器网络是一个数据采集网络,绝大部分流量是由各个传感器流向汇聚节点,因此,流量分布极不均匀。体现在源节点和目的节点不对称,源节点众多而目的节点单一;传输方向不对称,以汇聚节点为目的的数据流远远超过以它为源节点的控制流。
4 无线传感器网络的应用领域
由于无线传感器网络具有配置灵活和组网方便等优势,在军事、环境保护、家庭和医疗护理、灾难拯救等方面都显示了广阔的应用前景,并将逐渐深入到人类生活的各个领域。
1) 军事 快速布置和自组织等特性使得无线传感器网络非常适合用于战场环境,不仅可以实时监控我军兵力、装备和物质等信息,也可以将大量的传感器节点部署在敌方战场上,跟踪敌人的军事行动。
2) 环境保护 随着社会各界对环境问题的关注程度越来越高,需要采集的环境数据也日趋增多,无线传感器网络的出现可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。比如,跟踪候鸟和昆虫的迁移、研究环境变化对农作物的影响、监测海洋、大气和土壤的成分等。
3) 家庭和医疗护理 在医疗研究及护理领域,无线传感器网络也起来很大的作用。病人可以随身携带若干体积微小的传感器节点,可以对病人的心跳速率、血压等进行实时检测,若发现异常可以尽快抢救。同时还可以用于医院的药品管理,将传感器节点按药品种类分别放置,计算机系统即可帮助辨认所开药品,从而减少病人用错药的可能性。
4) 灾难拯救 在发生了地震水灾、强力暴风雨或遭受其他灾难后,固定的通信网络设施可能被全部摧毁或无法正常工作,对于抢险救灾场合来说,就需要无线传感器网络这种不依赖于任何固定网络设施、能快速布设的自组织网络技术。
无线传感器网络还被应用于其它一些领域,比如一些危险的工业环境如井矿、核电厂和交通领域中作为车辆监控等;此外还可以应用于空间探索,借助于航天器在外星体撒播传感器节点,可以对星球表面进行长时间的监测。
5 结论
无线传感器网络,是一种全新的信息获取和处理技术,具有信息采集处理和传输等功能。本文对无线传感器网络做了简要的概述,并对作为组网基础的路由技术做了初步的介绍。无线传感器网络作为无线传感器的应用,尽管目前仍处于初步应用阶段,网络安全研究方面还面临着许多不确定的因素,但已经展示出了非凡的应用价值。相信在不久的将来,会对人们的生产生活起到不可估量的作用。
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篇7
【关键词】物联网;ARM;无线;车辆管理
近年来，随着社会经济快速发展，人们的生活水平不断提高，机动车辆越来越多地进入百姓家庭，住宅小区“停车难、管理乱”的问题日趋突出。智能小区车辆管理正在逐步趋于规范和科学，实现小区车辆智能化管理已经成为必然的发展方向与研究热点。
1.系统设计方案
利用物联网、嵌入式、无线传感网等技术，实现智能小区车辆管理系统，将智能无线传感器安装在车辆、智能小区信息采集点，通过无线感知周边的温度、湿度、光线、位置等信息。在无线传感器节点内同时集成CPU、无线通信模块、天线、电源等，使得该无线传感器节点具备与周边传感器节点协作、通信的功能，组成无线传感网络。每个节点即是信息的采集点又是路由中转点，采集到的数据通过路由算法在各个节点中传送，最终到达嵌入式智能小区网关。小区网关基于S3C6410与嵌入式Linux操作系统平台之下，能有效运行协议转化软件，将无线传感网传输的数据通过以太网发送到智能小区控制服务器，服务器接收到数据后发出相应的控制命令，经由智能网关发送到每个无线传感节点。通过智能小区车辆管理无线传感网，实现对智能小区内车辆的管理和控制，提高智能小区内车辆的管理效率。整个系统由出入口管理系统、停车场管理、小车辆区管理，无线节点管理四部分构成，其系统框图如图1所示。
图1 系统框图
2.关键技术介绍
2.1 物联网关键技术
2.1.1 物联网的概念
物联网（IOT）是指将所有物体通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、等信息传感设备，按约定的协议，与互联网相连接起来，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。和传统的互联网相比，其特征和优势一它是各种感知技术的广泛应用，二它是一种建立在互联网上的泛在网络。
2.1.2 射频识别技术
RFID是射频识别技术的英文缩写，又称电子标签、无线射频识别，是一种非接触式的自动识别技术。一个完整的RFID系统硬件通常由标签（Tag）、阅读器（Reader）天线（Antenna）组成。其中，标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象;阅读器读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式;天线在标签和读取器间传递射频信号。目前，RFID技术已经被广泛应用于物流系统、电子收费系统、安防系统、供应链系统、车辆识别系统等各个行业。
2.1.3 车牌识别技术
车辆管理工作智能化的发展趋势也让通信技术以及计算机技术被广泛应用于车辆管理领域中，其精度强、自动化程度高的特点在车辆管理领域逐渐突显。其中车牌识别技术就是在此过程中引起广泛关注的重要技术之一， 车牌识别是通过计算机的视频及模式识别功能，对车辆拥有的唯一车牌号进行定位识别的系统技术。技术的主要环节包括对图像开展预处理、对车牌进行定位、对字符进行分割以及对字符进行识别。
2.2 嵌入式技术
嵌入式系统（Embedded system）是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电气工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，因此能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。近年来，随着医疗电子、智能家居、物流管理和电力控制等方面的不断风靡，嵌入式系统利用自身积累的经验，在已经成熟的平台和产品基础上与应用传感单元的结合，扩展物联和感知的支持能力，发掘某一领域物联网应用，成为物联网系统技术的重要组成部分。
2.3 无线传感技术
无线传感网，简称WSN，是指由一组随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的传感器以自组织方式构成的无线网络，用于实时监测网络覆盖区域的各类监测对象的信息。WSN综合了传感器技术、无线通信技术、嵌入式系统技术、分布式信息处理等技术，是一项集成了多学科的技术领域，已成为构建无线物联网的重要技术。
3.关键技术实现方法
3.1 车辆识别
RFID读写设备主要完成车上卡片与主机上的信息的交换，用于识别车辆信息以及完成收费等一系列服务，此部分要求模块稳定度高，灵敏度高，可以实现2米以上读卡，读卡速度可以设定，至少是lOms，相同ID信息输出时间间隔设定为2分钟以上，与上位机通信采用232接口，系统可以在很短时间内稳定地实现收费等系列服务。摄像头作为RFID读写器的辅助设备，可以在缴费、登记时对车辆进行监控、抓拍，防止在无人值守情况下发生车辆作弊行为。系统图像采集模块采用基于CMOS图像传感器的OV7620感光器件及OV511微处理芯片组成的USB接口摄像头。
3.2 无线传感网络
系统利用CC2431协议技术和NesC技术进行无线传感节点的软硬件设计，为构筑智能小区内车辆在无线传感器网络，每个传感器节点需要同时具备传感器及计算功能。无线传感节点硬件采用8051 MCU控制单元及CC2420 RF传输芯片相结合的SoC TI CC2431，以支持使用TI CC2431 ZDK的Zigbee协议，并通过TinyOS 2.x实现实时传感器网络。在CC2431的控制下选择不同的传感器以实现不同的数据信息的采集。软件采用无线传感器网络的专用操作系统TinyOS 及TinyOS下具有类形式组件（component）结构的NesC语言来开发节点程序，完成不同传感器的程序编写以实现数据采集和无线传输，达到数据采集功能，并通过对无线传感网MAC协议的优化和改进，最大限度减少电池的能量消耗，延长传感器的使用时间。
3.3 嵌入式网关
要完成有线和无线的通信、融合，需将无线节点发送的数据通过智能小区嵌入式网关或智能家居嵌入式网关进行协议转换，并通过以太网发送到小区控制主机，同时将主机的指令通过嵌入式网关转换为无线指令发送到无线传感器节点。系统中采用基于S3C6410微处理器与嵌入式Linux相结合的智能小区网关，并完成Linux下的协议转化软件的编程。
4.结论
本系统提出了一种将物联网技术与嵌入式、无线传感网技术相结合，利用先进的控制技术实现智能小区车辆管理系统方案，是一种高效、方便快捷、科学的车辆管理手段。能体现智能小区车辆管理要求高可靠性、高实时性、高安全性、低维护性，实现信息资源共享和任务综合管理特点。
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篇8
从总体来看，国际物联网技术发展大致呈现以下特点：
技术路线两大方向
各国在物联网技术发展路线的选择上侧重不同，主要集中在两大方向。
一是以追求技术的突破为目标，主要以欧洲为代表。2008年，欧盟推出《2020 年的物联网：未来路线图》（《Internet of Things in 2020：ROAD MAP FOR THE FUTURE》），全面阐明了欧洲未来技术发展以及需要突破的阶段目标：2010年前，主要降低传感器的成本和能耗；2010～2015年，重点形成局部应用的传感器网络，实现闭环的典型整合应用；2015～2020年，实现对所有对象和标签的编码，形成统一连接的物联网；2020年之后，主要是使任何对象实现智能化，全面挖掘物联网潜能，形成链接人、物与服务的统一的泛在网络。
2009年6月，欧盟了《欧盟物联网行动计划》（《Internet of Things―An Action Plan for Europe》），以确保欧洲在构建物联网的过程中起主导作用，该行动计划在世界范围内首次系统地提出了物联网发展的管理设想。2009年9月，欧盟了《物联网战略研究路线图》（《Internet of Things Strategic Research Road Map》），明确了物联网愿景和通用定义的细化，重点对未来物联网识别技术、架构技术、通信技术、网络技术、软件和算法、数据和信号处理技术、发现和搜索引擎技术、电力和能源存储技术等十二项关键技术，进行了全面分析。
二是以追求技术成果加快应用为主攻方向，主要以美国为代表。2008年7月，美国国家情报局（NIC）发表了《2025 年对美国利益潜在影响的6种关键技术》（《Six Technologies with Potential Impacts on US Interests out to 2025》）报告，强调物联网技术的应用将会改变美国的国家竞争力，并详细描述了物联网关键的应用阶段：2007～2009年，在美国大型零售连锁店采用RFID标签的托盘和包装管理；2010年，在美国大型零售连锁店开始全面部署RFID，同时在医疗保健机构、大型组织和政府机构采用RFID标签管理个人档案；2011～2013年，实现用户通过手机扫描器阅读RFID标签；2014～2016年，车辆逐步具备远程诊断系统；2017年，开始普及无所不在的定位技术，初期实现手机定位技术；2018～2019年，在日常用品上安装无线接收器，推广无所不在的定位技术；2020年，重新分配频谱资源；2021～2025年，美国物联网发展进入创新、增长、机遇和变革阶段，用户和供应商通过日常物件的互联实现协同。
作为技术应用的主体，美国企业加快了物联网技术的应用。如美国高通公司制定了物联网产品发展路线图，其中高端产品（包括TMS4 MSM8960 和 MDM9x15 芯片组）主要面向高端M2M应用，如汽车信息娱乐和数字标牌。
关键技术体系基本形成
随着各国对物联网技术投入的增长，以及技术应用的不断深入，物联网技术领域中不少关键技术相继取得突破，加快形成了该领域的技术体系。
当前，物联网体系主要分为四个层面：感知层（用于采集信息，即传感器），传输层（用于传输信息，即传输网络），处理层（用于支持信息传输和处理，即信息处理过程中的相关技术，主要负责提供各种类型的平台来串联各种传输网络和应用服务），以及应用层（用于信息处理，即软件平台）（见下图）。
物联网体系架构图
其中，感知层的关键技术是芯片、模块、终端技术，重点是提供更敏感、更全面的感知能力，解决低功耗、小型化和低成本问题；传输层的关键技术是适应各种现场环境，构建稳定、无缝的数据传输网络，重点是解决位置服务（QoS）；处理层的关键技术是实现异质网络的融合，重点解决支撑平台与应用服务平台。根据调研分析，物联网涉及领域非常广泛，关键的技术领域包括物联网架构技术、硬件和器件技术、标识技术、通信技术、网络技术、信息处理技术、安全技术、能量存储技术等领域，130多项关键技术点。
MEMS技术举足轻重
由于微机电系统（MEMS）的传感器具有微型化、低功耗等特点，把信息的获取、处理和执行进行集成，已成为物联网感知层智能化终端的主要技术。同时，物联网的飞速发展对MEMS技术提出了高可靠性和稳定性等要求，推动着MEMS技术的发展。
一是融合发展，即MEMS制造工艺与集成电路CMOS生产工艺融合进一步加强。将传感器与CMOS信号处理电路融合在技术上有许多优势，尤其是有利于通过CMOS技术实现MEMS的批量化生产。
同时，通过单芯片化或者芯片接合，可以大幅减少寄生容量，提升两者电路的连接性能，并有利于减小组件封装面积等。值得关注的是，在CMOS上形成MEMS的方法已被美国德州仪器用于投影仪（DLP）数字微镜元件（DMD）的生产；在MEMS周围形成CMOS电路的单芯片化方法已被美国亚德诺半导体公司（Analog Devices）用在加速度传感器等产品上。
二是制造标准化，即MEMS设计制造的标准化不断加速。目前，MEMS技术设计规则正由定制转向标准化。而随着标准化的进程，MEMS构造将作为 IP（Intellectual Property）内核，在设计时能够被重复利用，从而降低MEMS的设计难度和成本，大大提高设计效率，据预测设计标准化后单个产品的开发周期将会缩短至 1～3 年。随着设计标准化的推进，代工模式有逐步取代基于IDM 的自主生产模式的趋势，目前从事代工的台积电、联电等领先企业均开发出了MEMS制程技术。
M2M等取得重要进展
M2M：技术标准化加速推进。各大标准化组织均从不同角度开展了M2M相关标准制定工作。欧洲电信标准化协会（ETSI）以典型物联网业务为例，例如从智能医疗、电子商务、自动化城市、智能抄表和智能电网的相关研究入手，完成对物联网业务需求的分析、支持物联网业务的概要层体系结构设计以及相关数据模型、接口和过程的定义；第三代合作伙伴计划（3GPP/3GPP2）以移动通信技术为工作核心，重点研究3G、LTE/CDMA网络针对物联网业务提供而需要实施的网络优化相关技术，研究涉及业务需求、核心网和无线网优化、安全等领域；中国通信标准化协会（CCSA）早在 2009 年就完成了M2M的业务研究报告，与M2M相关的其他研究工作也已经展开。
无线传感网技术：研发成果丰富。节点芯片上有德州仪器（TI）、爱特梅尔（Atmel）等知名芯片企业开发处理器芯片、Chipcon等提供无线传感网芯片等；在软件上，许多著名公司为节点的组网开发了软件协议，美国加州伯克利大学研发的节点专用操作系统TinyOS，为无线传感网的组建和其他方面的测试研究提供了基础。
同时，该领域有关标准已经。电气和电子工程师协会（IEEE）了 802.15.4标准，是面向低成本、低功耗、低速率传输网络应用开发的专用无线通信协议，它详细定义了PHY和MAC层通信接口，从趋势上看，很可能成为未来无线传感网领域的PHY/MAC标准；ZigBee技术联盟制定、颁布了实现传感器节点组网的ZigBee协议规范。
无线射频识别技术（RFID）：企业研发的热点领域。美国德州仪器、英特尔等企业均投入巨资进行RFID领域芯片开发，讯宝（Symbol）等研发出同时可以阅读条形码和RFID的扫描器，IBM、微软和惠普等也在积极开发相应的软件及系统来支持RFID的应用；欧洲飞利浦、意法半导体（ST）在积极开发廉价RFID芯片，Checkpoint在开发支持多系统的RFID识别系统，诺基亚在开发并推广其能够基于RFID的移动电话购物系统，SAP则在积极开发支持RFID的企业应用管理软件。
成果应用不断加快
随着物联网技术的加快突破，其成果应用和产业化的进程也不断加快。
MEMS：产业化正处于快速起步阶段。据统计，2011年MEMS产业规模增长率为16%，达到100亿美元。当前，MEMS的自身产业规模仍较小，但对国民经济的诸多行业起到了巨大的带动作用。据预测，2016年MEMS产业将带动1000亿美元的系统应用，而到2020年，还将翻一番，达到2000亿美元。
目前，苹果、谷歌、脸谱等已经开始组建自己的MEMS团队。目前，汽车电子和消费电子将成为未来两大支柱应用领域。据市场分析公司Semico Research 研究显示，未来5年，汽车电子和智能手机将是MEMS应用两大主要市场，它们对总体规模的贡献率将在60%以上。其中，2011年，智能手机中的MEMS产品销售额占20%；2011～2015年，年均复合增长率将达38%。智能手机将在2014年取代汽车，成为MEMS的最大应用市场。
M2M：应用市场增长迅速。M2M是现阶段物联网应用最普遍的形式之一。目前，M2M应用市场增长迅速，IDATE指出，2008年全球M2M通信市场规模为111.7 欧元，2013年将增长到295亿欧元，年复合增长率为24.7%。当前，M2M技术在欧洲、美国、韩国、日本等国家实现了安全监测、公共交通系统、车队管理、工业自动化、城市信息化等领域的应用。
广阔的市场前景使得包括英国电信（BT）和沃达丰（Vodafone）、德国T-Mobile、日本NTT-DoCoMo和韩国SK等电信运营商着力推动M2M发展，也极大促进了应用技术研发。目前研发热点主要集中在定位/跟踪/导航、移动支付、安全/监控、健康医疗、远程抄表等领域。
RFID：产业化领域将不断扩展。目前，RFID技术应用主要集中在零售业、运输系统（电子票证）、畜禽动物朔源领域。据预测，电子护照、食品农副产品溯源、集装箱联运、服装零售、医疗保健、罪犯及假释犯人管理、传感网等将成为潜力最大、竞争最激烈的RFID技术应用领域。
篇9
关键词：无线传感网络；传感器；网络协议；MAC
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 02-0003-02
无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一，是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，是由传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成的网络。在无线传感器网络中各传感器节点能够相互协作完成感知、采集网络覆盖区域内的各种环境或监测对象的信息，对这些信息进行处理，以获得详实而准确的信息，并通过无线多跳方式传送给需要这些信息的用户[2]。可以说由计算机技术、传感器技术、无线通信技术相结合产生的无线传感器网络实现了物理世界、信息世界与人类社会三元世界的连通，将会对人类社会的生产和生活产生深远而积极的影响。
一、无线传感网络的体系结构
（一）传感器节点结构。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点以无线多跳通信方式形成的自组织网络系统，其中的传感器节点能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给用户。无线传感器网络中最基本的组成要素是传感器节点，它由数据采集单元、处理器单元、数据传输单元和能量供应单元四部分组成[2]。如图1所示。
数据采集单元负责监测区域内信息的采集和数据转换，借助形式多样的传感部件，传感器节点能够感知温度、湿度、噪声、移动物体的大小、速度和方向等信息。处理单元负责控制整个传感器节点的操作、存储和处理数据信息。数据传输单元负责与其他传感器节点交换控制信息和传输采集到的数据信息。能量供应单元为传感器节点各部件提供运行所需的能量，通常采用微型电池。
（二）网络体系结构。无线传感器网络的体系结构如图2所示，通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点[1]。大量传感器节点随即部署在监测区域内部或附近，以自组织的方式构成网络。传感器节点产生的数据以不同的路由方式沿着其他传感器节点逐跳传输，在传输的过程中，可能被多个节点处理，然后传输到汇聚节点。最后，通过互联网或者卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理。
（三）无线传感网络协议栈。与传统无线通信网络相比，无线传感器网络更加面向应用，为适应特定的应用目标其组织和结构在很大程度上进行了优化，以减少系统开销、提高网络性能并延长网络寿命。无线传感器网络的协议栈将信息传输与功耗感知相结合，将数据处理融入网络协议，从而可以通过无线媒体高效地交互网络的功耗状态，充分发挥节点协作的效果。图3给出了传感器网络协议栈的整体结构，包括应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，以及电源管理平台、移动管理平台和任务管理平台[2]。
应用层主要基于感知任务和用户需求来构建各种应用软件，其中传感器管理协议、任务分配和数据广告协议、传感器查询和数据分发协议是目前人们主要关注的应用层协议。传输层承担着维护网络中数据流的任务。在网络中，主要的数据流是由传感器节点向汇聚节点传递目标感知信息。网络层协议主要负责数据发送时的路由决策。链路层协议主要由介质访问控制协议组成，用于为资源受限的传感器节点建立具有自组织能力的多跳通信链路。物理层主要负责无线通信的频率选择、载波产生、信号检测、调制解调和数据编码等工作。电源管理平面负责统一管理传感器节点的能量使用，通过调节工作模式和数据发送频率等方法降低节点能量消耗以延长其寿命。移动管理平面负责感知节点的移动及动态跟踪邻居节点位置的变化，当节点位置发生改变时向重新汇聚点进行注册，以维护节点与汇聚点之间的传输路径。任务管理平面负责节点感知任务的调度，通过与周围邻居节点的协助，合理地调整工作/睡眠周期以减少系统的能量消耗。
二、无线传感器网络的特点
与其他类型的无线网络相比，传感器网络有着鲜明的特征。其主要特点可以归纳如下[3]：
（一）传感器节点能量有限。当前传感器通常由内置的电池提供能量，由于体积受限，因而其携带的能量非常有限。如何使传感器节点有限的能量得到高效的利用，延长网络生存周期，这是传感器网络面临的首要挑战。
（二）通信能力有限。无线通信消耗的能量与通信距离的关系为E=kdn。其中，参数n的取值为2≤n≤4，n的取值与许多因素有关。但是不管n具体的取值，n的取值范围一旦确定，就表明，无线通信的能耗是随着距离的增加而更加急剧地增加的。因此，在满足网络连通性的要求下，应尽量采用多跳通信，减少单跳通信的距离。通常，传感器节点的通信范围在100m内。
（三）计算、存储和有限。一方面为了满足部署的要求，传感器节点往往体积小；另一方面出于成本控制的目的，节点的价格低廉。这些因素限制了节点的硬件资源，从而影响到它的计算、存储和通信能力。
（四）节点数量多，密度高，覆盖面积广。为了能够全面准确的监测目标，往往会将成千上万的传感器节点部署在地理面积很大的区域内，而且节点密度会比较大，甚至在一些小范围内采用密集部署的方式。这样的部署方式，可以让网络获得全面的数据，提高信息的可靠性和准确性。
（五）自组织。传感器网络部署的区域往往没有基础设施，需要依靠传感器节点协同工作，以自组织的方式进行网络的配置和管理。
（六）拓扑结构动态变化。传感器网络的拓扑结构通常是动态变化的，例如部分节点故障或电量耗尽退出网络，有新的节点被部署并加入网络，为节约能量节点在工作和休眠状态间进行切换，周围环境的改变造成了无线通信链路的变化，以及传感器节点的移动等都会导致传感器网络拓扑结构发生变化。
（七）感知数据量巨大。传感器网络节点部署范围大、数量多，且网络中的每个传感器通常都产生较大的流式数据并具有实时性，因此网络中往往存在数量巨大的实时数据流。受传感器节点计算、存储和带宽等资源的限制，需要有效的分布式数据流管理、查询、分析和挖掘方法来对这些数据流进行处理。
（八）以数据为中心。对于传感器网络的用户而言，他们感兴趣的是获取关于特定监测目标的真实可靠的数据。在使用传感器网络时，用户直接使用其关注的事件作为任务提交给网络，而不是去访问具有某个或某些地址标识的节点。传感器网络中的查询、感知、传输都是以数据为中心展开的。
（九）传感器节点容易失效。由于传感器网络应用环境的特殊性以及能量等资源受限的原因，传感器节点失效（如电池能量耗尽等）的概率远大于传统无线网络节点。因此，需要研究如何提高数据的生存能力、增强网络的健壮性和容错性以保证部分传感器节点的损坏不会影响到全局任务的完成。此外，对于部署在事故和自然灾害易发区域的无线传感器网络，还需要进一步研究当事故和灾害导致大部分传感器节点失效时如何最大限度地将网络中的数据保存下来，以提供给灾害救援和事故原因分析等使用。
三、关键技术
无线传感器网络作为当今信息领域的研究热点，设计多学科交叉的研究领域，有非常多的关键技术有待研究和发现，下面列举若干。
（一）网络拓扑控制。通过拓扑控制自动生成良好的拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等多方面奠定基础，有利于节省能量，延长网络生存周期。所以拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。目前，拓扑控制主要研究的问题是在满足网络连通度的前提下，通过功率控制或骨干网节点的选择，剔除节点之间不必要的通信链路，生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。
（二）介质访问控制（MAC）协议。在无线传感器网络中，MAC协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分，对传感器网络的性能有较大影响，是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。传感器网络的强大功能是由众多节点协作实现的。多点通信在局部范围需要MAC协议协调其间的无线信道分配，在整个网络范围内需要路由协议选择通信路径。在设计MAC协议时，需要着重考虑以下几个方面：（1）节省能量。传感器网络的节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量，能量有限。（2）可扩展性。无线传感器网络的拓扑结构具有动态性。所以MAC协议也应具有可扩展性，以适应这种动态变化的拓扑结构。（3）网络效率。网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等。
（三）路由协议。传感器网络路由协议的主要任务是在传感器节点和Sink节点之间建立路由以可靠地传递数据。由于传感器网络与具体应用之间存在较高的相关性，要设计一种通用的、能满足各种应用需求的路由协议是困难的，因而人们研究并提出了许多路由方案。
（四）定位技术。位置信息是传感器节点采集数据中不可或缺的一部分，没有位置信息的监测消息可能毫无意义。节点定位是确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置。节点定位分为集中定位方式和分布定位方式。定位机制也必须要满足自组织性，鲁棒性，能量高效和分布式计算等要求。
（五）数据融合。传感器网络为了有效的节省能量，可以在传感器节点收集数据的过程中，利用本地计算和存储能力将数据进行融合，取出冗余信息，从而达到节省能量的目的。
（六）安全技术。安全问题是无线传感器网络的重要问题。由于采用的是无线传输信道，网络存在窃听、恶意路由、消息篡改等安全问题。同时，网络的有限能量和有限处理、存储能力两个特点使安全问题的解决更加复杂化了。
四、无线传感器网络的发展趋势
根据无线传感器网络的研究现状，无线传感器网络技术的发展趋势主要有4个方面。
（一）灵活、自适应的网络协议体系。无线传感器网络广泛地应用于军事、环境、医疗、等领域。其网络协议、算法的设计和实现与具体的应用场景有着紧密的关联。如何设计功能可裁减、自主灵活、可重构和适应于不同应用需求的无线传感器网络协议体系结构，将是未来无线传感器网络发展的重要方向。
（二）跨层设计无线传感器网络有着分层的体系结构，各层的设计相互独立且具有一定局限性，因而各层的优化设计并不能保证整个网络的设计最优。针对此问题，一些研究者提出了跨层设计的概念。跨层设计的目标就是实现逻辑上并不相邻的协议层之间的设计互动与性能平衡。
（三）ZigBee标准规范。zigBee具有低传输速率、低功耗、协议简单、时延短、安全可靠、网络容量大、优良的网络拓扑能力等优点的新兴无线网络通信规范。ZigBee的这些优点极好地支持了无线传感器网络。目前，ZigBee联盟正在进行协议标准的整合工作，该标准的成功制定对无线传感器网络的推广使用将有深远、重要的意义。
（四）与其他网络的融合无线传感器网络和现有网络的融合将带来新的应用。例如，无线传感器网络与互联网、移动通信网的融合，一方面使无线传感器网络得以借助这两种传统网络传递信息、，另一方面这两种网络可以利用传感信息实现应用的创新。
篇10
[关键词]物联网架构；智能信息；处理；关键技术
中图分类号：G72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0365-01
信息的交换、通讯的发展是物联网架构关注的主要问题，科技的发展使各种电子设备制造的实现成为可能。目前市面上出现的射频识别、红外感应器、GPS以及激光扫描仪等各种设备，他们能够为物联网的信息交换、工作传递提供支持。而我们的目的是把物联网上的物品和现实生活中要处理的工作紧密的合为一体，通过网络定位、跟踪和识别等技术来保证工作的顺利开展。智能信息处理技术能够处理大量的数据信息，智能信息处理技术和原有的信息处理方式比较起来，它的效率大大的增加。因此智能信息处理技术成为目前物联网技术的重要组成部分，所以我们要大力发展物联网架构和智能信息处理理论与关键技术。
1 物联网技术的特点
1.1离线特征
离线特征是物联网技术所具有的主要特征，具体的表现形式如下：技术人员在对飞机装置进行检查时，首先要检查飞机上的各个设备是否能正常运转；同时检查工作要迅速进行，在靠近检测物体之后就要立即完成；工作人员在完成以后进入控制室，把相关的资料交给领导。这就是物联网的离线特征，离线特征指的是物联网技术在物体上的应用中处于离线状态，但这种离线状态和WSN（Wireless Sensor Network即无线传感器网络）的离线状态有着明显的不同，他们之间的不同点主要是：物联网里面的数据链路和节点是失效的，而WSN中的数据链路和节点是完好的。
1.2海量信息
物联网架构含有的数据信息众多，但是他们对于不同物体的计算、存储和处理的能力具有很大的不同。经过这么多年的发展，物联网体系已经由以前结构单一的RFID（Radio Frequency Identification即射频识别技术或者无线射频识别）变为如今的较强处理能力的视频感知器。物联网架构含有的数据信息众多，因此对这些繁杂信息的处理成为我们目前面临的主要难题。目前我们的处理办法是通过WSN进行物联网的连接，但这种设备只适合规模较小的企业使用，难以满足大型企业的需要；所以我们当前的主要任务还是要结合现实情况大力的增加储存信息，这样才能提高大型企业的物联网应用效益。
1.3语义互操作
物联网技术的另一个重要技术就是语义互操作技术，语义操作技术目前已经成为物联网技术发展最重要的内容之一，它的具体表现形式如下：物联网里面有一个能够感知冷热的温度计，温度感知器在一定的环境中会产生相应的数值，相关的设备会把这个数值上传到数据系统中。因此就要有语义互操作技术作为技术支持，语义互操作技术是代表温度的相关代码程序，它能够明确的表示出当前温度指示情况。WSN应用系统也要通过语义互操作技术来执行相关的命令，否则可能会出现物联网瘫痪的情况，因此我们要大力发展语义互操作技术以满足当前的需要。
2 物联网的基本构架类型
物联网的构架类型分为以下几种：RFID物联网应用架构、分析传感网络应用架构和智能信息处理等等，具体情况看以下方面：
2.1 RFID（Radio Frequency Identification）物联网应用架构
物联网是连接RFID的主要形式，具有促进RFID发展的巨大作用。无线射频启动识别操作之后，系统将自动转换成另外一种类型模式。产生的新的类型模式具有以下几方面的特点：灵活性强、安全性高、能够自然转化智能物件和提高物件的可靠性等优点。而产生的新物件能够智能识别人的各种操作。无线射频技术主要应用在移动和非移动的物体上.将他们通过一系列的口令紧密的连接在一起，从而保证管理类型和发展目标的具体实现。
2.2分析传感网络应用架构
分析传感网络包括无线传输网络和人体传感网络两个方面，传感网络应用架构在不同的网络范围中起到不同的作用。目前的WSN多以无线传感器作为主要传感原件，但是加上无线传感器以后，在具体的工作过程中传感网络的温度、声音和压力等方面会产生很大的波动状况，这样将会给工作开展带来困难。而如今的无线传感器网络以自我调节作为主要传感方式，在具体的工作环境下有以下几方面的优点：数量众多和密度大。它还能够进行广播服务.在各个节点部位还可以储存海量数据。所以目前我们要大力的进行节点处的科研，加大节点的存储数据能力，从而完善分析传感网络的物联网应用架构。
3 智能信息处理理论与关键技术
智能信息处理技术作为物联网架构最主要的组成部分，它能够清楚准确的表达物联网的知识和情景感知等方面的内容。人工智能信息的处理中最重要的部分也是智能信息处理技术，这种技术涵盖和横跨多个科学技术领域，特别是计算机相关科学和情报学领域，对社会的发展起着巨大的推动作用。
工作人员在进行设备的准备布置之前，首先要详细的了解设备的检测时间和基本类型等相关的情况，以便后续操作的进行。我们需要在掌握物体出发事件信息的类型的前提下，才能进行相关数据的处理，数据信息处理完成我们就能够后正确的了解事件的种类，之后就可以通过上面讲到的RFID（Radio Frequency Identification）和WSN（Wireless Sensor Network即无线传感器网络）等技术进行自然语言、数字语言之间的转换，最后将转换好的数据储存在计算机的硬盘里即可。计算机系统在收到储存的数据以后，就能通过智能信息处理技术把上述的数据清楚的展现在屏幕上，便于我们清楚的了解各个设备的工作流程；工作人员同时就能通过电脑反馈过来的情况对相应的问题进行解决，保证整个物联网系统的有序的运行。
智能信息处理技术的主要工作是，收集和处理整个系统中出现的信息流传的信息。智能信息处理技术在获取相关的数据信息以后，就开始处理这些信息，处理完之后把信息交给客户查看，最后再利用这些信息来解决客户所面临的问题。智能信息整体化处理需要分为几个步骤，一般有以下几方面组成：多阶段信息收集、表达和量化处理。另外处理信息的服务器应该有巨大的承载能力，使他能够应对庞大的工作量带来的需求问题。
4 结语
物联网成为我国各行各业持续发展必不可少的技术之一，通过近些年的探索尝试已经取得不少的成果，但在实际的应用过程中仍然存在着很多的问题，所以我们当前的任务就是提高科研水平来解决相关难题。我们要紧紧抓住RFID物联网应用架构、分析传感网络的物联网应用架构和智能信息处理这几个方面，制定物联网架构和智能化信息理论技术的未来方向，从而为我国物联网的腾飞和经济的快速高效发展贡献自己的力量。
参考文献
[1]李娜，陈晰，吴帆，李祥珍. 面向智能电网的物联网信息聚合技术[J]. 信息通信技术. 2010（02）
[2]赵志军，沈强，唐晖，方旭明. 物联网架构和智能信息处理理论与关键技术[J]. 计算机科学. 2011（08）
