1  引言
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)結(jié)合傳感器、協(xié)同感知,、協(xié)同信息處理,、無線通信與網(wǎng)絡(luò)、綜合信息服務(wù)等多種技術(shù)的綜合信息系統(tǒng),。它具有高度創(chuàng)造性,、滲透性和帶動(dòng)性，不僅在工業(yè),、農(nóng)業(yè),、軍事、環(huán)境,、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值,，還將在許多新興領(lǐng)域體現(xiàn)其優(yōu)越性，如家庭,、保健,、交通等。作為物物互聯(lián)的重要支撐技術(shù)之一,，它也將為移動(dòng)通信帶來物物互聯(lián)的新業(yè)務(wù)，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與和諧社會(huì)的強(qiáng)大動(dòng)力,。
　　目前,，傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域尚處于發(fā)展初期,，我國的科研、產(chǎn)業(yè)進(jìn)展與國際幾乎同步,，大部分依托于科研成果,，在部分領(lǐng)域有示范應(yīng)用。但在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中往往采用私有協(xié)議,，尚缺乏完善的傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)體系,，缺乏對(duì)如何采用現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì),、系統(tǒng)集成時(shí)無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可循,，已經(jīng)嚴(yán)重制約了技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)泛在的傳感器網(wǎng)絡(luò),，要實(shí)現(xiàn)和核心網(wǎng)絡(luò)的融合,，大量關(guān)鍵技術(shù)尚需突破，標(biāo)準(zhǔn)化將對(duì)于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)所需要的互聯(lián)互通起到至關(guān)重要的作用,。標(biāo)準(zhǔn)是傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的制高點(diǎn),，各國掌握核心技術(shù)的公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的制定都非常重視。在目前的傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域,，德州儀器,、微軟、英特爾,、諾基亞,、霍尼韋爾、西門子等跨國公司正在開展相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作,，我國也必須及時(shí)開展標(biāo)準(zhǔn)化工作,，以避免我國傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)界再次成為產(chǎn)業(yè)鏈的最低端，淪為代工廠,。所幸的是,，我國傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國際基本同步,，目前國際尚無完備的傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)體系,，這為我國實(shí)質(zhì)性參與該領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)化工作、占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)提供了一次難得的歷史性機(jī)遇,。
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化研究將有利于鞏固現(xiàn)有技術(shù),、產(chǎn)業(yè)成果，規(guī)范,、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)有序,、健康發(fā)展；通過統(tǒng)籌安排，產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān),，對(duì)相關(guān)技術(shù)體制進(jìn)行全面梳理,，形成可行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，切入關(guān)鍵技術(shù)問題,；通過“關(guān)鍵技術(shù)－標(biāo)準(zhǔn)化－應(yīng)用示范－產(chǎn)業(yè)化－商用化”的漸進(jìn)發(fā)展道路,，保障傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用的互聯(lián)互通，推動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展,；有利于推動(dòng)我國實(shí)質(zhì)性參與傳感器網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作,，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)界在國際上的影響力。

　2  傳感器網(wǎng)絡(luò)國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)涉及的技術(shù)領(lǐng)域和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織較多,，目前國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電工委員會(huì)（IEC）的第一聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)（JTC1）,、國際電子和電氣工程師協(xié)會(huì)（IEEE）、國際電信聯(lián)盟（ITU）和互聯(lián)網(wǎng)工程師任務(wù)組（IETF）等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織都在開展傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的研究工作,，但大多尚處于標(biāo)準(zhǔn)提案階段,。其中，IEEE在為傳感器網(wǎng)絡(luò)提供支持的底層無線傳輸技術(shù)和傳感器接口的標(biāo)準(zhǔn)化研究等方面已取得一定進(jìn)展,；ITU-T的多媒體編碼,、系統(tǒng)和應(yīng)用（SG16）研究組開始進(jìn)行泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)（USN）應(yīng)用和服務(wù)的研究，SG17研究組已開展USN安全框架的研究,；IETF成立低功率無線個(gè)域網(wǎng)上的IPv6（6LOWPAN）工作組,，已產(chǎn)生RFC4944（IEEE 802.15.4上的IPv6）和RFC 4919（問題陳述和目標(biāo)）。目前,，公認(rèn)的可以被稱為傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的只有IEEE802.15.4和Zigbee聯(lián)盟推出的傳輸,、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),，以及IEEE 1451,。
　　IEEE802.15.4定義了短距離無線通信的物理層及鏈路層規(guī)范?；贗EEE802.15.4,，Zigbee制定出網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、傳輸和應(yīng)用規(guī)范,。Zigbee技術(shù)具有功耗低,、成本低、網(wǎng)絡(luò)容量大,、時(shí)延短,、安全可靠、工作頻段靈活等諸多優(yōu)點(diǎn),，目前是被普遍看好的無線個(gè)域網(wǎng)解決方案,，也被很多人視為傳感器網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn),。Zigbee聯(lián)盟對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用程序接口進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。盡管Zigbee技術(shù)試圖在傳感器網(wǎng)絡(luò)需求的網(wǎng)絡(luò)性能上（如功耗,、成本,、時(shí)延,、安全等方面）可以提供一個(gè)解決方案,，但從目前的應(yīng)用情況來看，在可擴(kuò)展性,、能耗控制,、網(wǎng)絡(luò)性能等方面還存在明顯的缺點(diǎn)。IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)族是通過定義一套通用的通信接口,，以使工業(yè)變送器（傳感器+執(zhí)行器）能夠獨(dú)立于通信網(wǎng)絡(luò),，并與現(xiàn)有的微處理器系統(tǒng)、儀器儀表和現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)相連,，解決不同網(wǎng)絡(luò)之間的兼容性問題,，并最終實(shí)現(xiàn)變送器到網(wǎng)絡(luò)的互換性和互操作性。
　　為了在傳感器網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定方面進(jìn)行研究與探索,，2007年ISO/IEC JTC1正式成立了傳感器網(wǎng)絡(luò)研究組（SGSN）,。目前有22名專家，分別來自中國,、法國,、日本、韓國,、挪威,、英國和德國，以及其他組織的聯(lián)絡(luò)員,。2008年6月,，在中國上海召開了第1次全體會(huì)議，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求,、系統(tǒng)架構(gòu),、協(xié)議、接口和安全等方面的提案進(jìn)行了討論,。2008年9月和2009年1月,，我國分別組團(tuán)參加了在德國和澳大利亞舉辦的第2次和第3次SGSN會(huì)議，實(shí)質(zhì)性地參與了《ISO/IECJTC1傳感器網(wǎng)絡(luò)研究組技術(shù)報(bào)告》的編寫工作,，并在很多章節(jié)做出了重要的貢獻(xiàn),。

　　我國傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究首次出現(xiàn)在1999年中國科學(xué)院的《知識(shí)創(chuàng)新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究》中，幾乎與發(fā)達(dá)國家同步,。國家自然科學(xué)基金委（NFSC）從2002年開始,，連續(xù)資助了一系列有關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究,，此外還啟動(dòng)了“面向傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布自分布系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)協(xié)調(diào)控制理論”和“傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件及數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)研究”等重點(diǎn)項(xiàng)目。國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“九七三”計(jì)劃）也于2006年資助了“無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究”,。國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“八六三”計(jì)劃）于2006年開始在信息技術(shù)領(lǐng)域的通信專題下資助了10余項(xiàng)探索導(dǎo)向型項(xiàng)目,，研究傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)級(jí)技術(shù)；2007年啟動(dòng)了“傳感器網(wǎng)絡(luò)嵌入式芯片設(shè)計(jì)”等目標(biāo)導(dǎo)向型項(xiàng)目,，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān),。此外，科技部“十一五”國家科技支撐計(jì)劃也部署了相關(guān)應(yīng)用示范項(xiàng)目,，以促進(jìn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測(cè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)等方面的行業(yè)應(yīng)用,。《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（2006—2020年）》在重大專項(xiàng),、優(yōu)先發(fā)展主題,、前沿領(lǐng)域均將傳感器網(wǎng)絡(luò)列入，其中重大專項(xiàng)“新一代寬帶移動(dòng)無線通信網(wǎng)”已將其列為重要方向,。
　　這些從基礎(chǔ)研究,、科技攻關(guān)、示范應(yīng)用等不同層次,、不同角度開展的項(xiàng)目,，帶動(dòng)和加速了我國傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的進(jìn)程。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,，截至2008年底,，我國申請(qǐng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專利435件?？梢哉f,，上述前期探索性研究為我國傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)行了必要的技術(shù)儲(chǔ)備，為國家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作奠定了基礎(chǔ),。
　　2006年,，全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立了傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目組，組織國內(nèi)的大學(xué),、科研單位和企業(yè)開展了標(biāo)準(zhǔn)研究工作,，對(duì)《傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)體系》、《傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?！?、《傳感器網(wǎng)絡(luò)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)》和《傳感器網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)》等標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目進(jìn)行了研究。2007年底,，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)正式批準(zhǔn)籌建傳感器網(wǎng)絡(luò)國家標(biāo)準(zhǔn)工作組,，組長單位是中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，秘書處單位是中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所,。目前,，工作組由國內(nèi)50余家成員單位,，70多位專家組成，匯集了包括國內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用的各方力量,，旨在整合國內(nèi)科研院所和產(chǎn)業(yè)界的優(yōu)勢(shì)力量,，共同進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，全面推動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。同時(shí),，依托該組織，也可將國內(nèi)相關(guān)優(yōu)勢(shì)單位聯(lián)合起來,，明確分工,，統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，積極提交國際標(biāo)準(zhǔn)提案,，多方進(jìn)行國際交流和溝通，促進(jìn)我國在傳感器網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作中占據(jù)重要地位,。
　　3  傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)體系研究
　　通過對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的生產(chǎn)商,、電信運(yùn)營商、用戶等開展廣泛的調(diào)研,，同時(shí)分析梳理ISO,，IEC，IEEE,，ISA,，ITU-T和IETF及Zigbee聯(lián)盟等組織的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于已經(jīng)成熟,、滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求,、知識(shí)產(chǎn)權(quán)開放的標(biāo)準(zhǔn)，可以直接采用或進(jìn)行裁剪,。對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用有特殊需求,、國內(nèi)擁有先進(jìn)技術(shù)成果和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的領(lǐng)域，則需要以自主制定為主,，且保持與已有標(biāo)準(zhǔn)最大程度的兼容,、銜接。根據(jù)以上原則,，我們結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用需求,，提出傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)體系框架（見圖1）。

                                                          圖1  傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)