传感网标准化分析.doc

传感网标准化分析 1. 前言由于传感网应用众多 , 产品差异化大 ,极大地影响着传感网标准的制定和产业化的发展。在对其应用特征尚不能客观、正确定位分析时 , 开展相关的技术研究必然会有一定的盲目性。从国内外发表的传感网相关文献来看 , 各类纷繁的网络模型和层出不穷的假设前提 , 导致前期大量相关技术差异化严重。由于传感网涉及的技术范围很宽 , 国际上目前还没有比较完备的传感网标准规范 , 各大企业、研究机构在传感网标准方面尚未形成共识 , 市场上仍有多项标准和技术在争夺主导地位 , 这种分散状态不利于市场的增长。2. 国外传感网标准化现状和发展趋势国际标准方面，目前有很多标准化组织开展了与传感网相关的标准化工作 , 主要标准包 括 ISO/IEC JTC1 WG7、ITU-T、IETF IEEE802.15、IEEE 1451、ZigBee等。2.1 ISO/IEC JTC12008 年 6 月 , 首届 ISO/IEC 传感网国际标准化大会在中罔召开 , 中国代表提出的传感网体系架构、标准体系、演进路线、协同架 构等代表传感网发展方向的顶层设计被 ISO/IEC到际标准认可,已纳入ISO/IEC SGSN 总体技术文档中。经过近两年时间的研究和论证,2009年10月正式成立了ISO/IEC JTC1传感网标准工作组WG7,根据 SGSN的论证 ,计划按照统一的标准技术体系和架构来协调 各相关分技术委员会和其他国际标准组织 ,并处理传感网中新方向的技术标准提案 , 全面启动传感网国际标准的制定工作。 WG7主要成员国包括中国、美国、韩国、德国、法国、英国等 ,中国代表通过前期的努力,已在JTC1 传感网标准制定方面占据了重要的地位和话语权。目前 ,WG7的工作主要围绕以下方面展开 : l 术语的标准化 ;l 分类的标准化 ;l 系统架构的标准化 ; l 新技术方向的标准化。此外 ,ISO/IEC JTC1下的多个分技术委员会也在致力于传感网相关标准的开发。 (1)ISO/IEC JTC1 SC6主要从事远程通信的标准化工作,涉及开放系统间的信息交换,包括系统功能、规程、参数、设备及其使用条件。在标准化方面 ,开发支持物理层、数据链路层、网络层和传输层的协议和服务的底层技术 , 以及支持应用协议和服务(如目录和ASN-1)的上层技术。 SC6与ITU-T 和其他全球及地方的标准化组织(如IEEE和IETF)开展长期有效的合作。目前已通过”传感网的网络方面应用和服务的参考模型”的提案立项 , 鉴于新WG7的工作范围,该项目已转交至WG7.(2)ISO/IEC JTC1 SC25SC25 的主要工作是信息技术互联设备的标准化,其中WG1主要处理传感器和传感网的家庭网络系统;WG3处理建筑通用电缆,有可能成为传感网的骨干网络之一(3)ISOAEC JTC1 SC27安全和隐私是传感网中很重要的两个方面.SC27主要从事信息和ICT保护的标准化 , 包括涉及安全和隐私的通用方法、技术和指南。(4)ISO/IEC JTC1 SC31SC31 主要从字数据格式、数据语法、数据结构、数据编码、处理自动识别和数据采集技术的标准化工作，以及用于行业应用和国际业务交换的相关设备的标准化。在传感网应用方面 ,SC31已经提出了一些相关提案。 (5)ISO/IEC JTC1 SC35SC35负责制定用户与系统之间接口领域的标准化 .包括信息技术环境中的输入输山设备。传感网某些应用需要使用SC35定义的用户接口。2.2 ITU-TITU-T 同际电信联盟远程通信标准化组是国际电信联盟管理的专门制定远程通信相关国际标准的组织。ITU-T将泛在传感网自下而上分为底层传感网、泛在传感网接入网络、泛在传感网基础骨干网络、泛在传感中间件、泛在传感网应用平台等5个层次 , 具体如下:l 底层传感网由传感器节点、RFID标签、RFID读卡器等设备组成 , 负责对物理设备的感知与反馈;l 泛在传感网按入网络实现底层传感网与上层基础骨干网络的连接，由网关、 Sink节点等细成；l 泛非传感网基础骨干网络基于因特网、下一代网络构建泛在传感网基础骨干网络；l 泛在传感网中间件处理、存储传感数据并以服务的形式提供对各类传感数据的访问;l 泛在传感网应用平台是各类传感网应用的技术支撑平台。此外 ,ITU-T工作组SG13、SG16、SG17的研究中也涉及传感网的应用和服务需求、中间件需求以及安全需求等。2.3 lEEE（1） IEEE 1451.x由于现场总线标准的缺失 , 各种现场总线标准都有自己规定的通信协议 , 互不兼容 , 这种现象严重制约了传感网技术的应用和发展。制定IEEE1451系列标准的日的就是通过定义一套通用的通信接口规范 , 以使传感器/执行器独立于网络 , 实现系统、仪器、仪表与现场总线的互联 , 满足网络的兼容性和互操作性要求。目前 ,IEEE 1451 系列标准主要制定了传感器通用命令和操作集合 , 同时制定了包括模拟传感器接口标准、无线传感器接口标准和执行器接口标准等在内的一系列标准。(2)IEEE 802.15.4IEEE802.15.4 是针对无线个域网的短距离数据传输而制定的 , 以低能量消耗、抵速率传输、低成本为设计目标 , 涵盖物理层和媒体介质访问层。该标准适用于固定的、轻便 的以及可移动设备间的无线低速率数 据传输 , 为个人戚家庭范网内不同设 备之间提供低速互联。 IEEE802.15.4针对新的短距离通信需求 , 分别建立新的组织来制定物理层和MAC层的标准 , 其中包括针对中国 780MHz的IEEE 802.15.4c, 针对工业无线监控的IEEE802.15.4e ,针对智能电网的IEEE 802.15.4g等组织。目前，中国科学院微系统所、华为、威讯紫晶等单位正在积极参加上述标准的制定。其中IEEE802.15.4c已在2009年5月正式颁布,中国科学院微系统所等提的EGTS提案也已被IEEE802.15.4e采纳。2.4 lSA10011a2009 年5月，ISA100标准委员会投票通过了ISA100.11a 。ISA100.11a是一种无线组网技术开放标准 , 官方描述为 “无线工业自动化系统 : 进程控制和相关应用 ” 。该标准制定的目标是为了确保在恶劣工业环境以及多方干扰的情况下 , 用户依然可以实施部署以及与网络实现连接 , 为监测、报警、监控、开环控制和闭环控制提供可靠、安全的无线操作。2.5 lETF 6LowPANIETF主要负责豆联网相关技术规范的研发和制定，其中IPv6 Over LR-WPAN(6LowPAN)工作组制定基于IP功的低速无线个域网标准 ,即IPv6 Over IEEE802.15.4, 旨在将IPv6 引入以IEEE 802.15.4 为底层标准的无线个城网。IETF 6Low PAN 定义如何利用 IEEE802.15.4链路支持基于IP 的通信的同时 , 遵守开放标准以及保证与其他IP设备的互操作性 , 基于IEEE802.15.4的 MAC层和物理层 , 采用IPV6地址，支持P2P 、星型和自修复树型拓扑 , 自动路向形成、修复以及端到端消息应答机制。2.6 其他相关标准(1)ZigBeeZigBee是由众多技术供应商和开发商组成的独立标准组织 , 是基于IEEE802.15.4 平台的网络软件协议核标 准提供联盟。该组织从 ZigBce2004 、ZigBee2006 、 ZigBce2007不断发展 , 目前提供的两个网络栈是 ZigBee 和 ZigBee PRO 。从使用角度看 ,ZigBee堆栈很适合一般包含 10 个到上百个节点的小型网络。 ZigBee PRO 是 ZigBee 超集 ,它增加了一些功能 , 可对网络进行扩展并更好地应对来自其他技术的于扰 , 而且可以适应更大型的网络 , 具有更加可靠的路由算法和可靠性。（2）ANT/ANT+ANT/ANT+ 是工作在 2.4GHz频段上的短距离自适应无线网络协议和嵌入式系统解诀方案 , 适合PAN、家庭和工业应用中的低速率传感网拓扑结构 , 节点可以随意加入或者离开网络 , 系统资源开销很小。(3) RuBeeRuBee也称为 IEEE 1902.1, 是零售商和制造商在RFID之外可以选择的新标准。 RuBee网络可在1050 英尺内采用长波长工作，并可使用低成本无线标签。网络中可包括成千上万的无线标签 , 工作频率低于450 kHz, 适用于恶劣环境下的实时库存应用，甚至可以在金属和水附近以及存在电磁噪音的环境中工作。这种恶劣环境是RuBee引用户的关键 , 也是RFID实现广泛、高性价比应用的主要障碍。3. 国内传感网标准化进展我国从1999年开始开展传感网的相关研究工作，在研发、应用及标准化等方面与罔际先进水平基本同步 , 目前在传感网国际标准制定中已拥有了重要的话语权。在国家信息标准化技术委员会的领导下，传感网标准工作组2007年开始筹建 ，2009年9月在北京正式成立。目前该工作组正在全面推动系统架构、标准体系、传感器接口、组网通信、协同处理、安全、标识等领域的标准化工作，并为建立一套比较完整的测试、认证和开发体系提供技术支持。目前，标准工作组已基本确定了 共性平台 + 应用于集 的标准体系，如图 1 所示。该体系很好地分离了各类不同传感网应用之间的共性技术特征和差异性，为形成统一体系的传感网标准体系提供了很好的解决思路，根据传感网标准制定工作的逐步深入 ,该标准体系也将进一步完善。传感网 标准工作组目前正在制定的罔家标准 有 6 项 ，数十项新的相关标准项目正在逐步启动中。结束语标准的制定是传感网发展的制高点，是传感网发挥自身价