物联网被定义为:通过射频识别(RFID)、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,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
无线传感网的定义是:随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点,通过自组织方式构成的无线网络。无线传感网按其功能抽象可以分为五个层次:基础层(传感器集合)、网络层(通信网络)、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。其中,基础层以研究新型传感器和传感系统为核心CONTROL ENGINEERING China版权所有,包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等,以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。
无线传感网通过节点中内置的不同传感器检出被测环境中的温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的速度和方向等信息,并通过内置的数据处理及通信单元完成相关处理与通信任务。
微电子机械加工(MEMS)技术的发展为传感器的微型化提供了可能,微处理技术的发展促进了传感器的智能化,通过MEMS技术和射频(RF)通信技术的融合促进了无线传感器及其网络的诞生。
传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化,正经历着一个从传统传感器(Dumb Sensor)→智能传感器(Smart Sensor)→嵌入式Web传感器(Embedded Web Sensor)的内涵不断丰富的发展过程。这是这种变化,加速了物联网的普及,让人们对物联网的前期充满期待。
从技术角度看无线传感网,可以总结出三个主要特性:
环境感知网络
– 具有对外部的感知能力,是实现“物与物、人与物”之间的信息交互的关键
– 环境信息数据最终接入骨干网
– 是未来“泛在网”的神经末梢
无线自组织网络
– 无线短距离通信
– 自组织联网实现信息传输
– 自主管理、修复网络
资源受限网络
– 低成本,低功耗——计算、通信能力弱
– 节点电源供给
– 节点易失效或者被破坏
对物联网的应用前景,业界都很看好。但是www.cechina.cn,在无线传感网真正向泛在的物联网实现的过程中控制工程网版权所有,也面临着技术方面的挑战。
挑战一:低成本,低功耗,高可靠性www.cechina.cn,微型化
- 大规模随机部署,无基础设施
- 能量管理CONTROL ENGINEERING China版权所有,环境差异大
- 片上系统实现技术-最大化的集成
挑战二:资源受限无线自组织网络协议
- 自组织网络媒体接入、链路控制协议
- 能量敏感的多跳路由协议
- 海量冗余数据融合协议
挑战三:大规模,自组织的网络维护技术
- 网络拓扑的管理。
- 网络容错和自动维护功能
- 数据安全性