无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN) 是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成www.cechina.cn，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织网络系统，他是当前在国际上备受关注、涉及多学科、高度交叉、知识高度集成的前沿研究领域，综合传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息(如光强、温度、湿度、噪音、震动和有害气体浓度等物理现象)，并以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的3个要素。如果说Internet构成了逻辑上的信息世界，改变了人与人之间的沟通方式，那么无线传感器网络就是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，改变人类与自然界的交互方式。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界，从而极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力。无线传感器网络作为一项新兴的技术，越来越受到国内外学术界和工程界的关注，其在军事侦察、环境监测、医疗护理、空间探索、智能家居、工业控制和其他商业应用领域展现出了广阔的应用前景，被认为是将对21世纪产生巨大影响的技术之一。

　　1 无线传感器网络的特点

　　无线自组网络(mobile Ad-Hoc network)是一种由几十到上百个节点组成的，采用无线通信方式、动态组网的多跳移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术，传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。

　　无线传感器网络虽然与无线自组网络有着相似之处，但同时也存在很大的差别。传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大，一个网络有上千甚至上万个节点；节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；在通常情况下，大多数网络节点是固定不动的。另外CONTROL ENGINEERING China版权所有，网络节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限。传统无线网络的首要设计目标是提供高的服务质量和高效的带宽利用，其次才考虑节约能源；而传感器网络的首要设计目标是节点能量的高效使用。这也是传感器网络和传统无线网络最重要的区别之一。

　　综合而言，无线传感器网络具有如下特点：

　　(1)低速率，传感器网络通常只需定期传输诸如温度、湿度之类的传感器数据，数据量小，采集数据频率低；

　　(2)近距离，两个传感器节点之间的距离通常在几十米到几百米之间；

　　(3)低功耗，传感器网络节点体积微小，通常携带能量有限的电池，而且分布区域广www.cechina.cn，环境复杂，有些区域甚至人员无法到达，通过更换电池的方式来补充能量是不现实的，因此要求节点具有极低的功耗；

　　(4)网络容量大，要求网络能够容纳上千甚至上万的节点；

　　(5)动态组网，传感器网络地处复杂的地理环境，环境干扰和能量的耗尽，容易造成节点故障，因此要求传感器网络具有自组织、自愈特性，即动态组网功能；

　　(6)低成本，传感器网络节点多，一旦布置到监测区域后，就不再回收，因此要求成本低廉。

　　2 无线传感器网络的实现

　　针对无线传感器网络的特点CONTROL ENGINEERING China版权所有，世界各大芯片厂商提供了各种硬件及软件解决方案。传感器网络节点是一个微型的嵌入式系统，构成了无线传感器网络的基础平台。目前，国内外出现了多种传感器网络节点的设计实现方法，他们在原理上是相似的，只是采用不同的微处理器或者不同的通信协议，比如采用自定义协议、802.11协议、ZigBee协议、蓝牙技术以及UWB通信方式等。其中，ZigBee是新兴的具有自组网功能的Ad-Hoc网络，是一种近距离、低复杂度、低数据速率、低功耗、低成本的双向无线通信技术。ZigBee的技术特性决定他是无线传感器网络的最好解决方案。

　　ZigBee联盟成立于2001年8月控制工程网版权所有，目前其成员已经超过200余家。2004年12月，ZigBee联盟制定了ZigBeeSpecification V1.0，并于2006年11月推出ZigBee-ProSpecification增强版。ZigBee联盟日前批准在最初的规范中增加功能更强和更具灵活性的ZigBee PRO框架堆栈，其增强功能特别体现在易用性和对大型网络的支持方面。“ZigBee 2007"版本，将整合2006年发布的标准功能组和ZigBee PRO。其中，新的ZigBee PRO将最大程度地增强ZigBee的所有功能，并提高易用性和对大型网络的支持。另外CONTROL ENGINEERING China版权所有，目前ZigBee联盟在最初规范的基础上增加了网络可伸缩性，分解片段功能，即分解较长消息以及实现与其他协议和系统交互的能力，频率捷变功能和设备自动寻址管理能力等。ZigBee标准在ZigBee联盟的推动下，正日趋增强和完善。世界各大知名芯片