1  引言
　　傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個結(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，它也將為移動通信帶來物物互聯(lián)的新業(yè)務(wù)，成為推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展與和諧社會的強(qiáng)大動力。
　　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，推動傳感器網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展；有利于推動我國實(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（IEC）的第一聯(lián)合技術(shù)委員會（JTC1）、國際電子和電氣工程師協(xié)會（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、時延、安全等方面）可以提供一個解決方案，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次全體會議，對傳感器網(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)級技術(shù)；2007年啟動了“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《傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)體系》、《傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?！贰ⅰ秱鞲衅骶W(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，全面推動傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時，依托該組織，也可將國內(nèi)相關(guān)優(yōu)勢單位聯(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)。對于已經(jīng)成熟、滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求、知識產(chǎn)權(quán)開放的標(biāo)準(zhǔn)，可以直接采用或進(jìn)行裁剪。對于傳感器網(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)