无线传感器网络：研究进展与未来趋势

"无线传感器网络2010" 无线传感器网络(WSNs)已经成为各种学科关注的焦点，这些学科需要与物理世界紧密交互。分布式传感能力和无线通信模式带来的易部署特性使得WSNs成为我们日常生活的重要组成部分，它们通过分布式、实时地提供来自物理世界的信息，将当前的网络基础设施扩展到了物理世界。 WSNs由小型传感器节点组成，这些节点既是数据生成器也是网络中继。每个节点包括传感器、微处理器和收发器。通过各种紧密集成的传感器，捕捉物理现象的数据变得标准化。借助内置微处理器，传感器节点可以编程来执行复杂的任务，而不仅仅是传输它们观察到的数据。收发器提供了无线连接能力，用于通信感兴趣的观测现象。传感器节点通常是静止的，由有限容量的电池供电。因此，尽管节点的位置不变，但网络拓扑会因传感器节点的电源管理活动而动态变化。为了节省能源，节点会积极关闭收发器，从而实际上与网络断开连接。在这种动态环境中，如何在最小化能量消耗的同时保持网络连通性是一个主要挑战。然而，WSNs的能量效率运行显著延长了其使用寿命，超过了任何依赖电池的系统。 2002年3月，我们的综述论文“无线传感器网络：一项调查”在Elsevier期刊《计算机网络》上发表，同年8月在IEEE通信杂志上发表了更简短的版本。多年来，这两篇论文一直是Elsevier和IEEE通信学会（ComSoc）期刊下载量排名前十的文章，总引用量超过8000次。 自那时以来，针对WSNs独特挑战的研究显著加速。过去十年间，这些研究活动取得了有希望的成果，推动了先进产品的开发和制造，进而催生了一个由WSN现象驱动的全新市场。在这期间，WSNs的部署已成为现实，研究社区通过这些部署积累了宝贵经验。许多研究人员目前正致力于解决现有WSNs的特殊挑战，并设想新的WSNs，如水下和地下无线传感器网络。我们在过去的几年中通过多篇文章和四篇关于无线传感器演员网络、水下声学网络、无线地下传感器网络和无线多媒体传感器网络的综述/路线图论文对这一研究做出了贡献。 2003年夏天，我们开始撰写第二篇关于WSNs的综述论文，重新审视这一现象的最新解决方案。大量的工作和学术界与工业界的浓厚兴趣促使我们将这篇综述大幅增强，形成了这本书。该书旨在教育研究生，激发新的研究思路，同时为学术界和工业界专业人士提供无线传感器网络领域的全面概述和深入理解，以及他们如何发展新想法来推进这项技术，支持新兴应用和服务。本书涵盖了WSNs的多项主要研究成果，以及它们在多个领域的应用和改进，包括自动化方面的一些内容。