无线传感器网络标准化进展与协议分析

以得到检测对象的信息。UWB因为使用了极高的带宽，故其功率谱密度非常平坦，表现为在任何频点的输出功率都非常小，甚至低于普通设备放射的噪声，故其具有很好的抗干扰性和安全性。超宽带技术最初主要作为军事技术在雷达探测和定位等应用领域中使用，美国FCC（联邦通信委员会）于2002年2月准许该技术进入民用领域。除了低功耗外，超宽带技术的传输速率轻易可达100Mbps以上，其第二代产品可望达到500Mbps以上，仅这一项指标就让其他众多技术望尘莫及。围绕UWB的标准之争从一开始就非常激烈，Freescale的DS-UWB和由TI倡导的MBOA逐步脱颖而出，近几年国内在这方面的研究也非常热门。

　　由于其功耗低、带宽高、抗干扰能力强，超宽带技术无疑具有梦幻般的发展前景，但超宽带芯片产品却迟迟未曾面市，这无疑留给我们一个大大的遗憾。近年来开始出现相关产品的报道，不过这项底蕴极深的技术还需要整个产业界的共同推动。目前超宽带技术可谓初露锋芒，相信它属于大器晚成、老而弥坚的类型，在无线传感器网络应用中必会大有作为。

　　（2） 红外（IrDA）技术

　　红外技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是由成立于1993 年的非营利性组织红外线数据标准协会IrDA（Infrared Data Association）负责推进的，该协会致力于建立无线传播连接的世界标准，目前拥有130个以上的正式企业会员。红外技术的传输速率已经从最初FIR的4Mbps上升为现在VFIR的16Mbps，接收角度也由最初的30°扩展到120°。由于它仅用于点对点通信，且具有一定方向性，故数据传输所受的干扰较少。由于产品体积小、成本低、功耗低、不需要频率申请等优势，红外技术从诞生到现在一直被广泛应用，可谓无线个域网领域的一棵常青树。经过多年的发展，其硬件与配套的软件技术都已相当成熟，目前全世界有至少5000万台设备采用IrDA技术，并且仍然以年递增50%的速度在增长。当今有95%的手提电脑都安装了IrDA 接口，而遥控设备（电视机、空调、数字产品等）更是普遍采用红外技术。

　　但是IrDA是一种视距传输技术，核心部件红外线LED也不是十分耐用，更无法构建长时间运行的稳定网络，造成红外技术终究没能成为无线个域网的物理层标准技术，仅在极少数无线传感器网络应用中进行过尝试（如定位跟踪），并且是与其他无线技术配合使用的。

　　（3）家用射频（HomeRF）技术

　　家用射频工作组（Home Radio Frequency Working Group，HomeRF WG）成立于1998年3月，是由美国家用射频委员会领导的，首批成员包括：英特尔、IBM、康柏、3Com、飞利浦（Philips）、微软、摩托罗拉等公司，其主旨是在消费者能够承受的前提下，建设家庭中的互操作性语音和数据网络。家用射频工作组于1998 年即制定了共享无线访问协议（Shared Wireless Access Protocol SWAP），该协议主要针对家庭无线局域网。该协议的数据通信采用简化的IEEE 802.11协议标准，沿用了以太网载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术；其语音通信采用DECT（Digital Enhanced Cordless Telephony）标准，使用时分多址（TDMA）技术。家用射频工作频段是2.4GHz，最初支持数据和音频最大数据的传输速率为2Mbps，在新的家用射频2.x 标准中采用了WBFH（Wide Band Frequency Hopping 宽带跳频）技术，增加跳频调制功能，数据带宽峰值可达10Mbps，已经能够满足大部分应用。

　　2000年左右家用射频技术的普及率一度达到45%，但由于技术标准被控制在数十家公司手中，并没有像红外技术一样开放，特别是802.11b标准的出现，从2001年开始，家用射频的普及率骤然降至30%，2003年家用射频工作组更是宣布停止研发和推广，曾经风光无限的家用射频终于退出无线个域网的历史舞台，尤如昙花一现。

　　3. 路由及高层标准

　　在前面讨论的底层标准的基础之上，已经出现了一些包括了路由及应用层的高层协议标准，主要包括zigbee/IEEE 802.15.4、6LowPAN、IEEE1451.5（无线传感通信接口标准）等，另外，Z-Wave联盟、Cypress （Wireless USB传感器网络）等也推出了类似的标准，但是在专门为无线传感器网络设计的标准出来以前，zigbee无疑是最受宠爱的，也受到了较多的应用厂商的推崇，这里简单介绍一下。

　　（1） zigbee协议规范

zigbee联盟成立于2001年8月，最初成员包括：霍尼韦尔（Honeywell）、Invensys、三菱（MITSUBISHI）、摩托罗拉和飞利浦等，目前拥有超过200多个会员。zigbee 1.0（Revision 7）规格正式于2004年12月推出，2006年12月，推出了zigbee 2006（Revision 13），即1