传感网与物联网的发展趋势

引言

　　一年来，从IT界到一些国家首脑，都高度关注传感网、物联网与智慧地球的发展动态，认为这是继20世纪8O年代PC机、90年代因特I~(Intemet，又称互联网)、移动通信网之后，将引发IT业突破性发展的第三次IT产业化浪潮。当今世界，信息技术正处于新一轮重大技术突破的前夜。

2009年1月，奥巴马就任总统后第一次举行的美国工商业领袖圆桌会上，IBM 总裁兼CEO彭明盛提出"智慧地球"(smart eal'th)的新理念，建议投资新一代智慧型基础设施。奥巴马给予积极的回应，表示要投资宽带网络等新兴技术，以保持美国在21世纪的竞争优势。表明智慧型基础设施和"智慧地球"将可能上升为美国国家发展战略的动向。

　　 2009年8月7日，温家宝总理到中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心考察时说："当计算机和互联网产业大规模发展时，我们因为没有掌握核心技术而走过一些弯路。在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术。 "提出要加快推进传感网发展，建立中国传感信息中心。

　　 2009年9月11日，传感网国家标准工作组在京成立。"感知中国"高峰论坛召开，中国移动称：物联网是"万亿"级产业。2009年11月3日，温家宝总理在北京向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》时强调，"要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后I P时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的"发动机"。

　　以上表明，传感网和物联网技术已成为当前各国科技和产业竞争的热点，许多发达国家都加大对物联网技术和智慧型基础设施的投入与研发力度，力图抡占科技制高点。我国也及时地将传感网和物联网列为国家重点发展的战略性的新兴产业之一。

　　1 传感网的由来与进展

　　信息技术(IT)是指实现信息的获取、传输、处理和应用等功能的一类技术。它由感测、通信网络、计算机和控制等四大基本部分组成。传感器技术、通信网络技术和计算机技术，分别承担对信息的获取、传输和处理，它们的融合构建了现代信息系统的"感官"、"神经"和"头脑"。

　　1．1 无线传感器网络 (Wireless Sensor Networks，WSN)

　　20世纪90年代末，随着现代传感器、无线通信、现代网络、嵌入式计算、微机电(Micro．Electro．Mechanical Systems MEMS)、集成电路、分布式信息处理与人工智能等新兴技术的发展与融合，以及新材料、新工艺的出现，传感器技术向微型化、无线化、数字化、网络化、智能化方向迅速发展。由此研制出了各种具有感知、通信与计算功能的智能微型传感器。由大量的部署在监测区域内的微型传感器节点构成的无线传感器网络，通过无线通信方式智能组网，形成一个自组织网络系统，具有信号采集、实时监测、信息传输、协同处理、信息服务等功能，能感知、采集和处理网络所覆盖区域中感知对象的各种信息，并将处理后的信息传递给用户。

　　WSN 可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下，获取大量详实可靠的物理世界的信息，这种具有智能获取、传输和处理信息功能的网络化智能传感器和无线传感器网，正在逐步形成IT领域的新兴产业。它可以广泛应用于军事、科研、环境、交通、医疗、制造、反恐、抗灾、家居等领域。

　　无线传感器网络系统是一个学科交叉综合的、知识高度集成的前沿热点研究领域，正受到各方面的高度关注。美国国防部在2000年时就把传感网定为五大国防建设领域之一；美国研究机构和媒体认为它是21世纪世界最具有影响力的、高技术领域的四大支柱型产业之一，是改变世界的十大新兴技术之一。日本在2004年就把传感器网络定为四项重点战略之一。

　　我国《国家中长期科学与技术发展规划(2006．2020年)》中把智能感知技术、自组织网络与通信技术、宽带无线移动通信等技术列为重点发展的前沿技术。

　　1．2 基于射频识别(RFID)的传感器网络

　　基于射频识别RFID (Radio Frequency Identification)的无线传感器网络，是目前最主要的一种无线传感器网络类型。射频识别是一种利用无线射频方式在读写器和电子标签之问进行非接触的双向数据传输，以达到目标识别和数据交换目的的技术。它能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，将客观世界的物理信号转换成电信号，从而实现物理世界、计算机世界以及人类社会的交流。

　　通常，RFID系统由电子标签、读写器、微型天线和信息处理系统组成I 。

　　1）电子标签：即应答器，它由耦合元件和微电子芯片组成，粘附在物体上，内部存储待识别物体的信息。通常电子标签没有自备的供电电源，其工作所需要的能量，由读写器通过耦合元件传递给电子标签。

2）读