物联网与泛在智能(3)

2.2 网络协议与组网技术

在无线传感器网络研究应用中，协议栈的设计直接决定着节点自组织方式、通信性能以及异构网络互联和接入方式。在网络资源受限情况下保持其能量有效性、可扩展性、传输可靠性等是该技术研究目的之一。中国和国际上研究无线传感器网络协议栈和自组网技术大体上分可为两类：基于非IP的协议栈设计和基于IP的协议栈设计。

基于非IP的协议栈设计以Zigbee 协议栈和Sensor-Net协议栈为代表。Zigbee协议是由Zigbee联盟提出的低能耗、低功率、可靠的无线网络标准;而Sensor-Net是一种针对传感器网络设计的体系结构，在完成能量管理、系统管理、时间同步、发现以及安全等任务时，采用了跨层设计的方法，通过各层间的相互协作使系统达到良好的管理控制效果。

目前基于IP的协议栈设计较少，主要以NanoStack、PhyNet和IPv6微型传感路由器为代表。NanoStack 是基于6LoWPAN的嵌入式传感器网络软件项目，该协议栈包括用户数据包协议/控制报文协议(UDP/ICMP)、6LoWPAN IPv6协议、IEEE802.15.4 媒体访问控制协议(MAC)等。由于IPv6支持的数据包容量远远大于IEEE802.15.4最大的帧容量，因此在网络层和数据链路层之间设计、添加了适配层，实现IP数据包的分片和重组，以适应低速率的传输限制要求。PhyNet协议栈是基于互联网工程任务组(IETF)工作组6LoWPAN标准制定的在无线个域网环境下实现IP通信的产业标准方案。该协议栈以IETF工作组提出的6LoWPAN标准为核心技术，严格支持IEEE802.15.4物理层及MAC层协议。

此外，无线传感器网络还必须支持与其他网络的互联，完成信息的共享和处理。为此，需要在无线传感器网络体系结构和自组网技术的基础上，研究无线传感器网络与其他网络互联的方式，研究无线传感器网络接入其他网络的总体模型等。

2.3信息处理技术

传感器网络中的信息处理相关技术涉及范围广，包括在节点内的嵌入式、轻量级信息处理技术以及节点间的分布式网络化信息处理技术。 一方面无线传感器网络具有低成本、高观测精度、异类传感器信息可互补融合的优势，为实现理想的信息处理技术提供了条件和基础。另一方面，考虑无线传感器网络低耗自组、异构互连、泛在协同以及节点资源受限的特性，使得其信息处理又有着自身的特点以及技术要求和技术挑战，具体的核心信息处理技术研究现状如下：

节点内信号处理与信息识别、信息提取技术。其目的是保证信号采集感知的准确性，特别是针对传感器网络节点的资源有限性，需要实现嵌入式、轻量级的信号处理与信息识别、提取等技术。显然，节点中的信号处理与信息识别、信息提取技术是和应用密切相关的，且需要调谐节点信号处理智能化程度及因资源限制算法轻量级的关系。

通过节点间协同处理的分布式协同处理技术。其研究目的是提高节点对环境及目标状态估计与属性识别的决策智能性，包括分布式节点协同技术、多传感器信息融合技术等。由于传感器网络节点只能感知到局部的信息，就必须要节点的协同以便获知全局信息。此外，多传感器系统中，信息表现形式的多样性，信息数量的巨大性，信息关系的复杂性都是前所未有的。这就使多传感器信息融合技术成为无线传感器网络信息处理的关键技术之一。

信息压缩及信息编码技术是为能显著提高多跳链路的传输性能、实现信号有效、可靠的传输。报文压缩通过减少信息冗余来减少报文长度，是一种有效的低功耗通信技术，并且可以减小数据报的端对端传输延迟，减少访问共享信道的冲突率。