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　　1 引言 

　　通信技术的飞速发展和日益完善，推动了新型无线通信网络的建设，其中物联网发展最为迅速。早在2014年初的ITU-T SG17（国际电信联盟远程通信标准化组织数据网络和电信软件研究组）全会上，我国代表团提出的“OID（对象标识）在物联网中应用指南”国际标准成功立项[1-2]，并提交了第一版国际标准草案，该标准表明我国在国际物联网标准化方面向前迈出了重要一步。目前，各大技术联盟都在积极推出自己的标准协议，竞争日益激烈，这是因为物联网整体架构涉及的层面和技术较多，相关的技术组织和标准也非常繁杂[3-4]。但从近几年的标准进展来看，国际上各标准组织之间的研究缺乏统一的协调和协作[5-6]，其中以微型传感器构成的传感器网络的标准研究工作最为明显。 

　　2 无线传感器网络通信技术 

　　无线传感器网络包括物理层、协议层和应用层。论文答辩针对感知层目前有多种常用的无线技术，如图1所示。本文主要对3种最常用标准：ZigBee、蓝牙（Bluetooth）以及Wi-Fi展开分析，并比较各自的优缺点。 

　　图1 常用的无线通信技术标准 

　　2.1 ZigBee 

　　ZigBee是IEEE 802.15.4协议的代名词，是一种近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率的双向无线通信系统[7-8]，主要应用在物联网产业链中的M2M行业。ZigBee凭借其独特的优势，在无线传感器网络中的应用得到广泛的推广。 

　　（1）ZigBee技术优势 

　　ZigBee技术优势主要包括以下方面： 

　　◆低功耗：在低功耗模式下，仅需2节五号电池就能使用六个月到两年左右的时间。 

　　◆低成本：ZigBee协议简单，降低了对通信控制器的要求，可大大降低成本且免收专利费。 

　　◆近距离：传输范围一般为10～100m，在提高RF发射功率后可增加至1～3km，使得覆盖范围更广。 

　　◆网络容量大：ZigBee具有大规模的组网能力，可采用星状、树状和网状结构，一个主节点可管理若干子节点，最多一个网络可支持65 535个节点。 

　　◆安全保密：ZigBee采用三级安全模式，提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，并且融入了IEEE 802.15.4的安全协议。 

　　（2）ZigBee技术的不足 

　　ZigBee技术在设计之初就是为了解决近距离、低速率通信，随着需求增加也暴露出一些问题。在没有功率放大器的情况下ZigBee节点传输距离受限，且对障碍物的厚度影响大，覆盖范围也会随之变小。在2.4GHz频段下最大的传输速率只有250kbps，仅能传输简单数据。在与邻近节点共用或者同一节点多个应用时，速率也将被瓜分。 

　　2.2 蓝牙 

　　蓝牙（Bluetooth）是由多家跨国公司联合开展推广的短程无线通信技术，并且推出了蓝牙技术标准，以使蓝牙技术能够在全球范围内广泛使用。蓝牙体系结构中的协议模型可分为：物理层、核心协议、应用协议（可选协议）、射频通信、电话传送控制协议。 

　　目前，蓝牙推出集IEEE 802.15.1、IEEE 802.11物理层和MAC层以及Wibree标准“三合一”的4.0版本，将传统蓝牙技术、高速技术和低功耗技术融为一体。 

　　（1）蓝牙4.0版本技术优势 

　　◆低功耗：在应用模式上采用NOKIA开发的Wibree技术，这是一种专门为移动设备开发的极低功耗的通信技术。 

　　◆覆盖范围：相比较于传统蓝牙10m的传输距离，蓝牙4.0的有效传输距离已达到100m。 

　　◆高速率：通过集成“802.11 PAL”（协议适应层），数据传输率提高到了大约24Mbps，是蓝牙2.0的8倍，能快速经过认证连接。 

　　蓝牙4.0标准依旧向下兼容，包含了经典蓝牙技术规范和最高速率24Mbps的蓝牙高速技术规范，可单独使用，也可同时运行。低功耗蓝牙的网络拓扑简单，传输距离超过NFC，凭借在手机领域的巨大优势，将对ZigBee、NFC等技术产生冲击，未来会有良好的发展前景。 

　　（2）蓝牙4.0版本技术的不足 

　　蓝牙技术也存在一些不足，比如不需要口令直接访问，存在安全漏洞，用户个人信息存在泄漏危险。技术进展缓慢与其他无线技术重叠，并且蓝牙芯片价格较高，增加了硬件成本。同时，蓝牙传输过程中数据包不可能太大。 

　　2.3 Wi-Fi技术 

　　Wi-Fi即IEEE 802.11协议，可以将个人电脑、手机等终端设备以无线方式互相连接，同蓝牙、ZigBee技术一样实现短距离通信，是目前最为流行的一种无线网络技术。 

　　（1）Wi-Fi技术优势 

　　◆覆盖范围广：Wi-Fi的覆盖半径在室外最大可达300m，在室内有障碍物的情况下最大可达100m，使用交换机可以覆盖整栋大楼。 

　　◆传输速率快：根据不同的标准传输速率有所不同，最高可达300Mbps。 

　　◆可靠性高：带宽根据信号强度、干扰强度等自动调整，以保证网络通畅。 

　　◆健康安全：IEEE 802.11规定的发射功率不会超过100mW，实际发射功率为60～70mW。 

　　◆门槛低：用户只需设置热点，通过高速线路将因特网接入，在该区域的设备都可高速接入，无需耗费资金进行网络布线，可节省大量成本。 

　　（2）Wi-Fi技术的不足 

　　Wi-Fi的信号工作在2.4GHz的IMS频段，容易受到干扰，并且随着节点距离增加而减弱，传输速度也随之降低。在安全性方面，缺少有线网络的物理结构的保护，不需要申请就可使用无线网络的频率。网络易受到攻击，安全性有待提高。除此之外，缺乏完善的QoS与商业模式，无线网络系统对上层业务不开放。同时，功耗大也一直是Wi-Fi技术相对于其他无线通信技术最明显的劣势。

　　3 无线传感器网络通信技术标准化现状