无线传感器网络的关键技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks， WSN）是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

WSN的发展得益于微机电系统（Micro-Electro-Mechanism System， MEMS）、片上系统（System on Chip， SoC）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展。无线传感器网络的关键技术又很多，如无线通信技术、能量收集技术、传感器技术、嵌入式操作系统技术、低功耗技术、多跳自组织网络的路由协议、数据融合和数据管理技术和信息安全技术等。

MEMS技术是制造微型、低成本、低功耗传感器节点的关键技术。这种技术是建立在制造微米级机械加工技术基础上，通过采用高度集成工序，能够制造出各种机电部件和复杂的微机电系统。微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米级，自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速，被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军事具有重大影响的技术领域，将成为21世纪新的国民经济增长点和提高军事能力的重要技术途径。

微机电系统的优点是：体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等。微机电系统的出现和发展是科学创新思维的结果，使微观尺度制造技术的演进与革命。微机电系统是当前交叉学科的重要研究领域，涉及电子工程、材料工程、机械工程、信息工程等多项科学技术工程，将是未来国民经济和军事科研领域的新增长点。

MEMS（微机电系统）最初大量用于汽车安全气囊，而后以MEMS传感器的形式被大量应用在汽车的各个领域，随着MEMS技术的进一步发展，以及应用终端“轻、薄、短、小”的特点，对小体积高性能的MEMS产品需求增势迅猛，消费电子、医疗等领域也大量出现了MEMS产品的身影。

无线通信技术是保证无线传感器网络正常运作的关键技术。目前，大多数传统的无线网络都使用射频进行通信，包括微波和毫米波，其主要原因是射频通信不要求视距传输，能提供全向连接。然而，射频通信也有局限性，比如辐射大、传输效率低等，因此其不是适合微型、能量有限传感器通信的最佳传输介质。对于传统的无线网络（如蜂窝通信系统、无线局域网、移动自组网等）来说，大部分通信协议的设计都考虑无线传感器的特殊问题，因此不能直接在传感器网络中使用。在通信协议中，必须充分考虑无线传感器网络特征。

无线传感器网络的发展很大层度上取决于能否研制和开发出适用传感器网络的低成本、低功耗的硬件和软件平台。目前，主流低功耗传感器硬件和软件平台都采用了低功耗电路与系统设计技术和功耗管理技术，这些平台的出现促进了无线传感器网络的应用和发展。

传感器节点硬件平台可分为3类：增强型通用个人计算机、专用传感器节点和基于片上系统的传感器节点。

软件平台，典型软件平台包括：TinyOS、nesC、TInyGALS等。