醫(yī)療衛(wèi)生應用

加利福尼亞大學提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡的人體健康監(jiān)測平臺CustMed[15]，采用可佩戴的傳感器節(jié)點，傳感器類型包括壓力、皮膚反應、伸縮、壓電薄膜傳感器、溫度傳感器等。節(jié)點采用加州大學伯克利分校研制、Crossbow公司生產(chǎn)的dot-mote節(jié)點，通過放在口袋里的PC機可以方便直觀地查看人體當前的情況。
紐約Stony Brook大學針對當前社會老齡化的問題提出了監(jiān)測老年人生理狀況的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)（Health Tracker 2000），除了監(jiān)測用戶的生理信息外，還可以在生命發(fā)生危險的情況下及時通報其身體情況和位置信息。節(jié)點采用Crossbow公司的MICA2和MICA2DOT系列節(jié)點，采用溫度、脈搏、呼吸、血氧水平等類型傳感器。

智能交通應用

圖3所示為上海市重點科技研發(fā)計劃中的智能交通監(jiān)測系統(tǒng)^[17]，采用聲音、圖像、視頻、溫度、濕度等傳感器，節(jié)點部署于十字路口周圍，部署于車輛上的節(jié)點還包括GPS全球定位設備。重點強調(diào)了系統(tǒng)的安全性問題，包括耗能、網(wǎng)絡動態(tài)安全、網(wǎng)絡規(guī)模、數(shù)據(jù)管理融合、數(shù)據(jù)傳輸模式等。

1995年，美國交通部提出了到2025年全面投入使用的“國家智能交通系統(tǒng)項目規(guī)劃”。該計劃利用大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡，配合GPS定位系統(tǒng)等資源，除了使所有車輛都能保持在高效低耗的最佳運行狀態(tài)、自動保持車距外，還能推薦最佳行使路線，對潛在的故障可以發(fā)出警告。
中國科學院沈陽自動化所提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡的高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)，節(jié)點采用圖像傳感器，在能見度低、路面結(jié)冰等情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對高速路段的有效監(jiān)控。
除了上述提到的應用領域外，無線傳感器網(wǎng)絡還可以應用于工業(yè)生產(chǎn)、智能家居、倉庫物流管理、空間海洋探索等領域。

無線傳感器網(wǎng)絡應用的制約因素

無線傳感器網(wǎng)絡技術的實際應用過程中，主要存在著以下制約因素：
(1)成本：傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的成本是制約其大規(guī)模廣泛應用的重要因素，需根據(jù)具體應用的要求均衡成本、數(shù)據(jù)精度及能量供應時間。
(2)能耗：大部分的應用領域需要網(wǎng)絡采用一次性獨立供電系統(tǒng)，因此要求網(wǎng)絡工作能耗低，延長網(wǎng)絡的生命周期，這是擴大應用的重要因素。
(3)微型化：在某些領域中，要求節(jié)點的體積微型化，對目標本身不產(chǎn)生任何影響，或者不被發(fā)現(xiàn)以完成特殊的任務。
(4)定位性能：目標定位的精確度和硬件資源、網(wǎng)絡規(guī)模、周圍環(huán)境、錨點個數(shù)等因素有關，目標定位技術是目前研究的熱點之一。
(5)移動性：在某些特定應用中，節(jié)點或網(wǎng)關需要移動，導致在網(wǎng)絡快速自組上存在困難，該因素也是影響其應用的主要問題之一。
(6)硬件安全：在某些特殊環(huán)境應用中，例如海洋、化學污染區(qū)、水流中、動物身上等，對節(jié)點的硬件要求很高，需防止受外界的破壞、腐蝕等。
影響無線傳感器網(wǎng)絡實際應用的因素很多，而且也與應用場景有關，需要在未來的研究中克服這些因素，使網(wǎng)絡可以應用到更多的領域。

目前研究的熱點問題

通信協(xié)議

(1)物理層通信協(xié)議：研究傳感器網(wǎng)絡的傳輸媒體、頻段選擇、調(diào)制方式等。
(2)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：研究網(wǎng)絡拓撲、信道接入方式，拓撲包括平面結(jié)構(gòu)、分層結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)以及Mesh結(jié)構(gòu)，信道接入包括固定分配、隨機競爭方式或以上兩者的混合方式。
(3)網(wǎng)絡層協(xié)議：即路由協(xié)議的研究，路由協(xié)議分為平面和集群兩種，平面協(xié)議節(jié)點地位平等，簡單易擴展，但缺乏管理；集群路由即分簇為簇首和簇成員，便于管理和維護，研究的熱點是集成兩種路由方式的優(yōu)點。
(4)傳輸層協(xié)議：研究提供網(wǎng)絡可靠的數(shù)據(jù)傳輸和錯誤恢復機制。

網(wǎng)絡管理

(1)能量管理：研究在不影響網(wǎng)絡性能的基礎上，控制節(jié)點的能耗、均衡網(wǎng)絡的能量消耗以及動態(tài)調(diào)制射頻功率和電壓。
(2)安全管理：研究無線傳感器網(wǎng)絡的安全問題，包括節(jié)點認證、處理干擾信息、攻擊信息等。

應用層支撐技術

(1)時間同步：針對網(wǎng)絡時間同步要求較高情況的應用，例如基于TDMA的MAC協(xié)議和特殊敏感時間監(jiān)測應用，要求網(wǎng)絡時間同步。
(2)定位技術：針對節(jié)點定位要求較高情況的應用，基于少數(shù)已知節(jié)點的位置，研究以最少的硬件資源、最低的成本和能耗定位節(jié)點位置的技術。

硬件資源

(1)微型化：基于特定應用的要求，研究微型化的節(jié)點。
(2)低成本：在不影響節(jié)點性能情況下，研究降低節(jié)點硬件的成本。
(3)新型電源：研究太陽能電源及其他大容量可再生電源，解決制約傳感器網(wǎng)絡發(fā)展應用的能耗問題。
本文主要就無線傳感器網(wǎng)絡的廣泛應用進行了探討，介紹了其在各個領域應用的典型實例，總結(jié)了當前制約無線傳感器網(wǎng)絡實際應用的因素及目前的研究熱點。無線傳感器網(wǎng)絡最終將成為聯(lián)系信息世界和客觀物理世界的接口，從而人類可以通過傳感器網(wǎng)絡獲知客觀物理世界的信息并做出相應的措施。
無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點、網(wǎng)關和服務器。