【文章內容簡介】 “監(jiān)聽”網絡中某些路徑上的信息和變化?；旌暇W力求兼具星狀網的簡潔和低功耗以及網狀網的長傳輸距離和自愈性等優(yōu)點（ 中 C 圖）。在混合網中，路由節(jié)點和協(xié)調器節(jié)點組成網狀結構，而終端設備則在它們周圍呈星狀分布，中繼器擴展了網絡傳輸距離，同時提高了系統(tǒng)的容錯能力。由于傳感器節(jié)點可與多個路由器或協(xié)調器節(jié)點通信，當某個路由器發(fā)生故障或某條無線鏈路出現干擾時，網絡可在其它路由器周圍進行自組。節(jié)點由傳感器模塊、處理模塊、無線通信模塊和能量供應模塊四個部分組成。傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內信息的采集和數據轉換，在一個節(jié)點通過可擴展不同傳感器的接口，所以可能包括多種傳感器器件；處理模塊負責控制整個傳感器節(jié)點的處理操作、存儲和處理本身采集的數據和其他節(jié)點發(fā)來的數據，包括了數據安全、路由協(xié)議、同步定位、功耗管理、任務管理等等；無線通信模塊負責與其他傳感器節(jié)點的無線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數據；電源供應模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的所有電源。：傳感器節(jié)點采用一體化設計、整合傳感器以及其它相關模塊，由主控/信號處理單元、射頻通信模塊、基帶處理、能源模塊、人機交互、存儲模塊等部分組成?；鶐幚砗蜕漕l收發(fā)模塊主要用于和其它傳感器節(jié)點通信，采用擴頻碼分多址方式，有著非常好的抗干擾、抗噪聲性能，能夠很好的適應復雜的通信環(huán)境。通過敏感元件接口，節(jié)點可接入1~2路傳感器。通過人機交互模塊，節(jié)點可與信息終端進行信息交互，信息終端可對節(jié)點進行設置，讀取節(jié)點信息，向節(jié)點發(fā)送命令。主控/信號處理模塊實現模式識別和信息融合、收發(fā)控制、接口控制、存儲控制、信號調理等功能?？蓪ζ渌?jié)點傳來的信息進行融合處理，對敏感元件的信息進行處理，處理后的數據信息以無線方式發(fā)送到匯聚傳感器節(jié)點。節(jié)點可以接收信息中心發(fā)送的控制命令，設置自身的工作狀態(tài)參數和通信算法參數。能源模塊采用微電池供電，確保節(jié)點長期工作。節(jié)點具有雙向傳輸、微型化、低功耗等特點。由于節(jié)點之間采用自組織網方式的無線連接，傳感器的布設更加方便靈活，特別適用于對熱點地區(qū)的密集監(jiān)控。根據無線傳感網節(jié)點小型化、低功耗的特性，傳感網節(jié)點的硬件設計力求簡單，以模塊化、通用化、硬件功能軟件化為設計原則。傳感網節(jié)點由傳感器、處理單元、通信單元、電源單元等功能模塊組成。 無線傳感網絡節(jié)點典型結構圖節(jié)點與傳感器的接口采用標準模擬信號，模擬信號經過A/D變換成為數字信號，傳送至目標識別處理單元。經過識別后的信息可以實時通過發(fā)射機傳輸到其他節(jié)點，也可以送入存儲單元，需要時再將其發(fā)射出去。主控單元控制整個節(jié)點的運行，包括無線資源管理、數據管理，轉發(fā)控制，維護管理等功能。轉發(fā)控制單元可控制外部信息交換接口和同外部進行通信，將處理后的數據反射出去，或接收外界輸入的信息；維護管理單元檢測維護節(jié)點的運行情況；無線資源管理負責信道的分配，并控制基帶和射頻部分進行參數調整或執(zhí)行相應命令；數據管理單元負責將外界和基帶輸入的數據進行統(tǒng)一管理。電源采用高效的微型能源電池，確保節(jié)點能長期工作。節(jié)點技術指標通信制式： 直序擴頻+跳頻擴頻網絡形式： 自組織網每節(jié)點接入傳感器數： 2路數據速率： 250 kbps 傳輸距離： 室內50米，室外200米節(jié)點工作方式： 可動態(tài)設置輸出功率為： 3db節(jié)點存儲器容量： 可編程域128kByte，數據域為12kByte(可擴展) 傳統(tǒng)器節(jié)點軟件解決方案分為四層：網絡層、操作系統(tǒng)層、數據鏈路及驅動層。其中驅動層完成對硬件的抽象；數據鏈路層的主要用途是為相鄰的網絡實體之間建立、維持和釋放數據鏈路鏈接，以及傳輸數據鏈路服務數據單元，分為同上層協(xié)議軟件交互的邏輯鏈路子層與同物理層軟件交互的通信媒介訪問控制子層；網絡層的主要功能是為源節(jié)點和目標節(jié)點之間的通信而建立、維持和終止網絡鏈接，以及通過網絡連接交換網絡服務數據單元，實現點到點結構的網絡連接和支持具有不同底層協(xié)議的子網的連接；操作系統(tǒng)層主要完成面向傳感器網絡的輕量級嵌入式操作系統(tǒng)。密碼算法機制傳感器節(jié)點由于計算能力和存儲空間的限制，難以應用非對稱密碼體制，只能采用對稱密碼體制。為了節(jié)省傳感器網絡的能量開銷和提供整體性能，也盡量要采用輕量級的對稱加密算法。普通傳感器節(jié)點支持國際標準的對稱密碼算法和用戶指定的對稱密碼算法，軟件實現。網絡實體安全特性傳感器節(jié)點：由于體積小、處理器芯片能力比較低，同時需要電源進行供電。因此普通傳感器節(jié)點只具備一般的安全特性。它包括：216。 支持軟件方式的認證算法和加密算法，且算法均為對稱密鑰算法；216。 保存有自身的身份標識；216。 身份標識不能通過某種方式離開硬件設備，也就是說不能被讀取。無線傳感器網絡是一種特殊的無線通信局域網絡，它在功耗利用、單個節(jié)點成本等方面有很高的要求（持續(xù)工作至少半年而不更換供電單元），傳統(tǒng)的雙芯片解決方案——，具有從ZigBee 協(xié)議棧下層的RF部到MAC部功能的芯片及實現上層ZigBee網絡和應用功能的微處理器(MCU)等兩個芯片構成——能源利用率低、整體成本高、應用開發(fā)不便（需要自行設計MCU和RF射頻芯片間的電路）。一體化芯片設計，也稱片上系統(tǒng)（SoC：Systemonachip）指的是在單個芯片上集成一個完整的系統(tǒng)，對所有或部分必要的電子電路進行包分組的技術。所謂完整的系統(tǒng)一般包括中央處理器、存儲器、以及外圍電路等。通常應用于小型的，日益復雜的客戶電子設備。本項目中將低功耗的一站式ZigBee解決方案作為一項主要的研究內容。通過將ZigBee RF前端、內存、微控制器、模數轉換器、定時器、協(xié)同處理器、看門狗定時器、休眠模式定時器、上電復位電路、掉電檢測電路，以及可編程I/O引腳，集成到一塊芯片上，成功實現單芯片化后，降低低工作電壓，減小了最后的射頻板和終端產品的尺寸，有助于降低模塊和RF系統(tǒng)的材料清單(BOM)成本，向用戶提供應用級功能，使系統(tǒng)具備公共平臺的能力。系統(tǒng)主要是由傳感器（應用不同，具體參數也不同）、微處理器（MCU）、RF射頻模塊（）組成，以下說明各模塊的技術性能和符合的協(xié)議標準。產品名稱ZTENCSIMIT2調制方式直序擴頻網絡傳輸模式CSMA輸出功率3db頻率范圍2,400~2,485 GHz網絡形式無中心自組織網整機尺寸80mm60mm30mm整機重量200g產品名稱ZTENCSIMITDV6網絡接口標準以太網口、RS232串口開發(fā)包接口Unicode API接口傳感器接口GPIO、RS232串口、4路12位A/D接口、3V/5V電源操作系統(tǒng)（OS）自主研發(fā)應用軟件提供方式源碼＋例程項目進度計劃表項目名稱無線傳感器網絡節(jié)點及其關鍵技術研究項目負責人蘆東昕(產品)總工程師李立宏具體進度計劃及階段目標階段名稱階段工作內容起止時間階段成果及輸出形式、文檔需求分析/方案設計收集并分析市場及功能需求根據需求分析的結果進行系統(tǒng)方案設計和測試方案設計20070101~20070331無線傳感器網絡節(jié)點需求分析說明書無線傳感器網絡節(jié)點系統(tǒng)設計方案無線傳感器網絡節(jié)點系統(tǒng)測試方案模塊研制 根據系統(tǒng)方案完成功能模塊的詳細設計、軟硬件實現和模塊自測20070401~20071031無線傳感器網絡節(jié)點詳細設計說明書節(jié)點軟硬件工程實現系統(tǒng)集成設計節(jié)點組網方案，搭建集成環(huán)境20071101~20071231無線傳感器網絡節(jié)點組網方案系統(tǒng)測試節(jié)點組網測試20080101~20080130無線傳感器網絡節(jié)點測試報告系統(tǒng)試驗配合示范系統(tǒng)項目進行現場實驗20080131~20080229無線傳感器網絡節(jié)點試驗報告項目驗收組織項目驗收20080301~20080331無線傳感器網絡節(jié)點項目驗收報告項目投資總額、項目已完成投資、項目須新增投資及投資構成和投資預算、申請科技三項經費的使用預算（見表一、二、三）。表一項目投資與資金籌措表單位：萬元序號項 目金 額1投資總額95固定資產投資流動資金2資金籌措95自籌資金65其中：已完成投資 新增投資申請科技三項經費30借（貸）款表二項目擬購設備清單序號設備名稱規(guī)格型號單 位數量單價 (萬元)金額 (萬元)1數字存儲示波器TDS6604B美國泰克12邏輯分析儀TLA715美國泰克114143無線協(xié)議分析儀器C51RF3F成都無線龍14任意波發(fā)生器AWG710B美國泰克15仿真工具OpenNet115156單通道功率計E4416A美國安捷倫1557射頻功率計E4418B美國安捷倫1448頻率計數器53132A美國安捷倫133合計表三申請科技三項經費使用預算表序號名 稱單位數量金額(萬元)使用時間1開發(fā)費項目開發(fā)人員費人月2802007年1月原材料動力費2007年1月檢測費2007年4月調研費2007年1月查新費次22007年1月技術咨詢費轉讓、合作費2設備費2007年4月申請三項經費資助設備：任意波發(fā)生器頻率計數器射頻功率計數字存儲示波器臺臺臺臺1111343試制費人員費人月202007年4月原材料動力費2007年4月檢測費2007年4月4鑒定驗收費2008年2月項目實施支撐條件 項目技術來源項目技術來源為某大學與中興軟件技術有限公司自有技術。 項目實驗、檢測條件1) 某大學環(huán)境某大學是國家“211工程”重點建設大學，也是江西省與教育部實行省部共建的高校。學校積極推進產學研結合，瞄準學科前沿和經濟建設需要，大力加強科研開發(fā)和科技成果轉化，取得了豐碩成果。近兩年來，學校共承擔各類國家、省部級科研項目707項，其中國家自然科學基金和社會科學基金項目共28項，“863”項目2項，“973”合作項目3項，農業(yè)部“948”項目1項，科技部項目4項，國際原子能機構項目1項。共有101項科研成果通過鑒定，其中獲省級以上科學技術獎29項，有近210項成果成功轉化。2003年，學?？蒲薪涃M4080余萬元，較2002年增長50%；2004年，學?？蒲薪涃M6650余萬元，較2003年增長39%。某大學軟件學院是2002年6月經江西省教育廳批準的首批軟件學院，隸屬某大學直接領導和管理的本科專業(yè)性學院。軟件學院擁有按照“三三制”的強大的師資科研隊伍，其中三分之一來自學校及國內的優(yōu)秀教師，三分之二來自國內外著名IT企業(yè)的骨干技術專家和境外著名大學的教授、專家、學者。這種相互結合的高素質師資科研隊伍保障了軟件學院人才培養(yǎng)目標的實現與科研計劃的實現。目前與中興軟件技術有限公司等多家公司進行科研合作。 2) 中興軟件技術有限公司環(huán)境中興軟件技術（某）有限公司成立于2005年6月，公司總部位于江西省某市，座落在某國家高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)環(huán)境優(yōu)美的艾溪湖畔，目前已擁有面積達18000平方米的辦公場所，并在上海、深圳、成都、杭州、濟南等地設立了分支機構。各種配套設施完善，后勤保障有力。主要從事終端應用軟件、網絡設備管理軟件以及海內外電信運營商業(yè)務管理軟件的開發(fā)、測試與維護等業(yè)務。公司具有較強的技術創(chuàng)新能力，中興軟件技術（某）有限公司在無線傳感器網絡方面擁有自主技術的平臺，有嵌入式軟件開發(fā)平臺、IPv6 協(xié)議棧平臺、基于無線傳感器網絡的嵌入式演示平臺等。基于這些軟件平臺，公司有能力提供各種無線傳感器網絡解決方案，并在最短的時間內推出滿足市場需求的產品。公司擁有專門從事IC設計工程師近30人，現已完成項目10多個，申報專利5項，擁有SOC設計水平，具備模擬和數?；旌闲酒O計的能力。在無線產品領域，公司已形成CDMA、GSM、PHS等全網解決方案，擁有全套自主開發(fā)、自主品牌基站、交換系統(tǒng)。此外，公司還擁有微系統(tǒng)工藝平臺、微系統(tǒng)封裝平臺、技術和人才，可以為無線傳感網絡的系統(tǒng)和器件的開發(fā)、設計、加工和測試提供全面的保障。3) 軟硬件開發(fā)平臺和實驗設備某大學與中興軟件技術有限公司強強聯合，擁有長期的芯片設計、系統(tǒng)設計以及無線網絡等方面的技術積累，從而可以迅速掌握以上所列舉的這些關鍵技術，其中包括面向無線傳感器網絡的專用處理器芯片、面向行業(yè)應用的無線傳感器網絡節(jié)點、多種應用軟件及支持平臺、無線傳感器網絡開發(fā)芯片、平臺和網關。這些都為項目提供了便捷性和技術保障。中興軟件技術有限公司在無線傳感器網絡領域的先期實驗設備投入已經超過100萬元，已經具備了較好的從事無線傳感器網絡(WSNs)的研發(fā)條件。主要包括：◆ 開發(fā)平臺：252。 基于Microchip公司的無線傳感器網絡開發(fā)平臺252。 Microchip的Zig