［前言］無線傳感器網絡作為一門面向應用的研究領域，在近幾年獲得了飛速發展。在關鍵技術的研發方面，學術界從網絡協議、數據融合、測試測量、操作系統、服務質量、節點定位、時間同步等方面開展了大量研究，取得豐碩的成果;工業界也在環境監測、軍事目標跟蹤、智能家居、自動抄表、燈光控制、建筑物健康監測、電力線監控等領域進行應用探索。無線傳感器網絡作為一門面向應用的研究領域，在近幾年獲得了飛速發展。在關鍵技術的研發方面，學術界從網絡協議、數據融合、測試測量、操作系統、服務質量、節點定位、時間同步等方面開展了大量研究，取得豐碩的成果;工業界也在環境監測、軍事目標跟蹤、智能家居、自動抄表、燈光控制、建筑物健康監測、電力線監控等領域進行應用探索。隨著應用的推廣，無線傳感器網絡技術開始暴露出越來越多的問題。
到目前為止，無線傳感器網絡的標準化工作受到了許多國家及國際標準組織的普遍關注，已經完成了一系列草案甚至標準規范的制定。其中最出名的就是IEEE 802.15.4/zigbee規范，它甚至已經被一部分研究及產業界人士視為標準。IEEE 802.15.4定義了短距離無線通信的物理層及鏈路層規范，zigbee則定義了網絡互聯、傳輸和應用規范。盡管IEEE802.15.4和zigbee協議已經推出多年，但隨著應用的推廣和產業的發展，其基本協議內容已經不能完全適應需求，加上該協議僅定義了聯網通信的內容，沒有對傳感器部件提出標準的協議接口，所以難以承載無線傳感器網絡技術的夢想與使命;另外，該標準在落地不同國家時，也必然要受到該國家地區現行標準的約束。為此，人們開始以IEEE 802.15.4/zigbee協議為基礎，推出更多版本以適應不同應用、不同國家和地區。
盡管存在不完善之處，IEEE 802.15.4/zigbee仍然是目前產業界發展無線傳感網技術當仁不讓的最佳組合。本文將重點介紹IEEE 802.15.4/zigbee協議規范，并適當顧及傳感網技術關注的其他相關標準。當然，無線傳感器網絡的標準化工作任重道遠：首先，無線傳感網絡畢竟還是一個新興領域，其研究及應用都還顯得相當年輕，產業的需求還不明朗;其次，IEEE 802.15/zigbee并非針對無線傳感網量身定制，在無線傳感網環境下使用有些問題需要進一步解決;另外，專門針對無線傳感網技術的國際標準化工作還剛剛開始，國內的標準化工作組也還剛剛成立。為此，我們要為標準化工作的順利完成做好充分的準備。
一. PHY/MAC 層標準
無線傳感器網絡的底層標準一般沿用了無線個域網（IEEE 802.15）的相關標準部分。無線個域網（Wireless Personal Area Network，WPAN）的出現比傳感器網絡要早，通常定義為提供個人及消費類電子設備之間進行互聯的無線短距離專用網絡。無線個域網專注于便攜式移動設備（如：個人電腦、外圍設備、PDA、手機、數碼產品等消費類電子設備）之間的雙向通信技術問題，其典型覆蓋范圍一般在10米以內。IEEE 802.15工作組就是為完成這一使命而專門設置的，且已經完成一系列相關標準的制定工作，其中就包括了被廣泛用于傳感器網絡的底層標準IEEE 802.15.4。
（1） IEEE 802.15.4b規范
IEEE 802.15.4標準主要針對低速無線個域網（Low-Rate Wireless Personal Area Network，LR-WPAN）制定。該標準把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點目標（這和無線傳感器網絡一致），旨在為個人或者家庭范圍內不同設備之間低速互聯提供統一接口。由于IEEE 802.15.4定義的LR-WPAN網絡的特性和無線傳感器網絡的簇內通信有眾多相似之處，很多研究機構把它作為傳感器網絡節點的物理及鏈路層通信標準。
IEEE 802.15.4標準定義了物理層和介質訪問控制子層，符合開放系統互連模型（OSI）。物理層包括射頻收發器和底層控制模塊，介質訪問控制子層為高層提供了訪問物理信道的服務接口。圖1給出了IEEE 802.15.4層與層之間的關系以及IEEE 802.15.4/zigbee的協議架構，具體參考下圖
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IEEE 802.15.4在物理（PHY）層設計中面向低成本和更高層次的集成需求，采用的工作頻率分為868MHz、915MHz和2.4GHz三種，各頻段可使用的信道分別有1個、10個、16個，各自提供20kb/s、40kb/s和250kb/s的傳輸速率，其傳輸范圍介于10米～100米之間。由于規范使用的三個頻段是國際電信聯盟電信標準化組 （ITUT， ITU Telecommunication Standardization Sector）定義的用于科研和醫療的ISM（Industrial Scientific and Medical）開放頻段，被各種無線通信系統廣泛使用。為減少系統間干擾，協議規定在各個頻段采用直接序列擴頻（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum）編碼技術。與其他數字編碼方式相較，直接序列擴頻技術可使物理層的模擬電路設計變得簡單，且具有更高的容錯性能，適合低端系統的實現。
IEEE 802.15.4在介質訪問控制層方面，定義了兩種訪問模式。其一為帶沖突避免的載波偵聽多路訪問方式（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）。這種方式參考無線局域網（WLAN）中IEEE802.11標準定義的DCF 模式，易于實現與無線局域網（WLAN， Wireless LAN）的信道級共存。所謂的CSMA/CA是在傳輸之前，先偵聽介質中是否有同信道（co-channel）載波，若不存在，意味著信道空閑，將直接進入數據傳輸狀態;若存在載波，則在隨機退避一段時間后重新檢測信道。這種介質訪問控制層方案簡化了實現自組織（Ad Hoc）網絡應用的過程，但在大流量傳輸應用時給提高帶寬利用率帶來了麻煩;同時，因為沒有功耗管理設計，所以要實現基于睡眠機制的低功耗網絡應用，需要做更多的工作。
IEEE 802.15.4定義的另外一種通信模式類似于802.11標準定義的PCF 模式，通過使用同步的超幀機制提高信道利用率，并通過在超幀內定義休眠時段，很容易實現低功耗控制。PCF模式定義了兩種器件：全功能器件（Full-Function Device，FFD）和簡化功能器件（Reduced-function Device，RFD）。FFD設備支持所有的49個基本參數，而RFD設備在最小配置時只要求它支持38個基本參數。在PCF模式下，FFD設備作為協調器控制所有關聯的RFD設備的同步、數據收發過程，可以與網絡內任何一種設備進行通信。而RFD設備只能和與其關聯的FFD設備互通。在PCF模式下，一個IEEE 802.15.4網絡中至少存在一個FFD設備作為網絡協調器（PAN Coordinator），起著網絡主控制器的作用，擔負簇間和簇內同步、分組轉發、網絡建立、成員管理等任務。
IEEE 802.15.4標準支持星型和點對點兩種網絡拓撲結構，有16位和64位兩種地址格式。其中64位地址是全球唯一的擴展地址，16位段地址用于小型網絡構建，或者作為簇內設備的識別地址。IEEE 802.15.4b標準擁有多個變種，包括了低速超寬帶的IEEE 802.15.4a，及最近中國正在著力推進的IEEE 802.15.4c和IEEE 802.15.4e，以及日本主要推動的IEEE 802.15.4d，在這里就不深入討論了。
（2）藍牙（Bluetooth）技術
1998年5月，就在IEEE 802.15無線個域網工作組成立不久，五家世界著名的IT公司：愛立信（Ericsson）、IBM、英特爾（Intel）、諾基亞（Nokia）和東芝（Toshiba）聯合宣布了一項叫做“藍牙（Bluetooth）”的研發計劃。1999年7月藍牙工作組推出了藍牙協議1.0版，2001年更新為版本1.1，即我們熟知的IEEE 802.15.1協議。該協議旨在設計通用的無線空中接口（Radio Air Interface）及其軟件的國際標準，使通信和計算機進一步結合，讓不同廠家生產的便攜式設備具有在沒有電纜的情況下實現近距離范圍內互通的能力。計劃一經公布，就得到了包括摩托羅拉（Motorola）、朗訊（Lucent）、康柏（Compaq）、西門子（Simens）、3Com、TDK以及微軟（Microsoft）等大公司在內的近2000家廠商的廣泛支持和采納。
藍牙技術也是工作在2.4GHz的ISM頻段，采用快速跳頻和短包技術減少同頻干擾，保證物理層傳輸的可靠性和安全性，具有一定的組網能力，支持64Kbps的實時語音。藍牙技術日益普及，市場上的相關產品也在不斷增多，但隨著超寬帶技術、無線局域網及zigbee技術的出現，特別是其安全性、價格、功耗等方面的問題日益顯現，其競爭優勢開始下降。2004年藍牙工作組推出2.0版本，帶寬提高三倍，且功耗降低一半，在一定程度上重建了產業界信心。
由于藍牙技術與zigbee技術存在一定的共性，所以它們經常被應用于無線傳感器網絡中。
二. 其他無線個域網標準
無線傳感器網絡要構建從物理層到應用層的完整的網絡，而無線個域網標準為其提前制定了物理層及介質訪問控制層規范。除了前面討論的IEEE 802.15.4及藍牙技術外，無線個域網技術方案還包括：超寬帶（UWB）技術、紅外（IrDA）技術、家用射頻（HomeRF）技術等，其共同的特點是短距離、低功耗、低成本、個人專用等，它們均在不同的應用場景中被用于無線傳感器網絡的底層協議方案，簡單介紹如下：
（1） 超寬帶（UWB）技術
超寬帶（Ultra Wide-Band，UWB）技術起源于20世紀50年代末，是一項使用從幾Hz到幾GHz的寬帶電波信號的技術，通過發射極短暫的脈沖，并接收和分析反射回來的信號，就可以得到檢測對象的信息。UWB因為使用了極高的帶寬，故其功率譜密度非常平坦，表現為在任何頻點的輸出功率都非常小，甚至低于普通設備放射的噪聲，故其具有很好的抗干擾性和安全性。超寬帶技術最初主要作為軍事技術在雷達探測和定位等應用領域中使用，美國FCC（聯邦通信委員會）于2002年2月準許該技術進入民用領域。除了低功耗外，超寬帶技術的傳輸速率輕易可達100Mbps以上，其第二代產品可望達到500Mbps以上，僅這一項指標就讓其他眾多技術望塵莫及。圍繞UWB的標準之爭從一開始就非常激烈，Freescale的DS-UWB和由TI倡導的MBOA逐步脫穎而出，近幾年國內在這方面的研究也非常熱門。
由于其功耗低、帶寬高、抗干擾能力強，超寬帶技術無疑具有夢幻般的發展前景，但超寬帶芯片產品卻遲遲未曾面市，這無疑留給我們一個大大的遺憾。近年來開始出現相關產品的報道，不過這項底蘊極深的技術還需要整個產業界的共同推動。目前超寬帶技術可謂初露鋒芒，相信它屬于大器晚成、老而彌堅的類型，在無線傳感器網絡應用中必會大有作為。
（2） 紅外（IrDA）技術
紅外技術是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，是由成立于1993 年的非營利性組織紅外線數據標準協會IrDA（Infrared Data Association）負責推進的，該協會致力于建立無線傳播連接的世界標準，目前擁有130個以上的正式企業會員。紅外技術的傳輸速率已經從最初FIR的4Mbps上升為現在VFIR的16Mbps，接收角度也由最初的30°擴展到120°。由于它僅用于點對點通信，且具有一定方向性，故數據傳輸所受的干擾較少。由于產品體積小、成本低、功耗低、不需要頻率申請等優勢，紅外技術從誕生到現在一直被廣泛應用，可謂無線個域網領域的一棵常青樹。經過多年的發展，其硬件與配套的軟件技術都已相當成熟，目前全世界有至少5000萬臺設備采用IrDA技術，并且仍然以年遞增50%的速度在增長。當今有95%的手提電腦都安裝了IrDA 接口，而遙控設備（電視機、空調、數字產品等）更是普遍采用紅外技術。
但是IrDA是一種視距傳輸技術，核心部件紅外線LED也不是十分耐用，更無法構建長時間運行的穩定網絡，造成紅外技術終究沒能成為無線個域網的物理層標準技術，僅在極少數無線傳感器網絡應用中進行過嘗試（如定位跟蹤），并且是與其他無線技術配合使用的。
（3）家用射頻（HomeRF）技術
家用射頻工作組（Home Radio Frequency Working Group，HomeRF WG）成立于1998年3月，是由美國家用射頻委員會領導的，首批成員包括：英特爾、IBM、康柏、3Com、飛利浦（Philips）、微軟、摩托羅拉等公司，其主旨是在消費者能夠承受的前提下，建設家庭中的互操作性語音和數據網絡。家用射頻工作組于1998 年即制定了共享無線訪問協議（Shared Wireless Access Protocol SWAP），該協議主要針對家庭無線局域網。該協議的數據通信采用簡化的IEEE 802.11協議標準，沿用了以太網載波偵聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）技術;其語音通信采用DECT（Digital Enhanced Cordless Telephony）標準，使用時分多址（TDMA）技術。家用射頻工作頻段是2.4GHz，最初支持數據和音頻最大數據的傳輸速率為2Mbps，在新的家用射頻2.x 標準中采用了WBFH（Wide Band Frequency Hopping 寬帶跳頻）技術，增加跳頻調制功能，數據帶寬峰值可達10Mbps，已經能夠滿足大部分應用。
2000年左右家用射頻技術的普及率一度達到45%，但由于技術標準被控制在數十家公司手中，并沒有像紅外技術一樣開放，特別是802.11b標準的出現，從2001年開始，家用射頻的普及率驟然降至30%，2003年家用射頻工作組更是宣布停止研發和推廣，曾經風光無限的家用射頻終于退出無線個域網的歷史舞臺，尤如曇花一現。
三. 路由及高層標準
在前面討論的底層標準的基礎之上，已經出現了一些包括了路由及應用層的高層協議標準，主要包括zigbee/IEEE 802.15.4、6LowPAN、IEEE1451.5（無線傳感通信接口標準）等，另外，Z-Wave聯盟、Cypress （Wireless USB傳感器網絡）等也推出了類似的標準，但是在專門為無線傳感器網絡設計的標準出來以前，zigbee無疑是最受寵愛的，也受到了較多的應用廠商的推崇，這里簡單介紹一下。
（1） zigbee協議規范
zigbee聯盟成立于2001年8月，最初成員包括：霍尼韋爾（Honeywell）、Invensys、三菱（MITSUBISHI）、摩托羅拉和飛利浦等，目前擁有超過200多個會員。zigbee 1.0（Revision 7）規格正式于2004年12月推出，2006年12月，推出了zigbee 2006（Revision 13），即1.1版，2007年又推出了zigbee 2007 Pro，2008年春天又有一定的更新。zigbee技術具有功耗低、成本低、網絡容量大、時延短、安全可靠、工作頻段靈活等諸多優點，目前是被普遍看好的無線個域網解決方案，也被很多人視為無線傳感器網絡的事實標準。
zigbee聯盟對網絡層協議和應用程序接口（Application Programming Interfaces，API）進行了標準化。zigbee協議棧架構基于開放系統互連模型七層模型，包含IEEE 802.15.4標準以及由該聯盟獨立定義的網絡層和應用層協議。zigbee所制定的網絡層主要負責網絡拓撲的搭建和維護，以及設備尋址、路由等，屬于通用的網絡層功能范疇，應用層包括應用支持子層（Aplication Support Sub-layer，APS）、zigbee設備對象（zigbee Device Object，ZDO）以及設備商自定義的應用組件，負責業務數據流的匯聚、設備發現、服務發現、安全與鑒權等。
另外，zigbee聯盟也負責zigbee產品的互通性測試與認證規格的制定。zigbee聯盟定期舉辦ZigFest活動，讓發展zigbee產品的廠商有一個公開交流的機會，完成設備的互通性測試;而在認證部分，zigbee聯盟共定義了3種層級的認證：第一級（Level 1）是認證物理層與介質訪問控制層，與芯片廠有最直接的關系;第二級（Level 2）是認證zigbee 協議棧（Stack），又稱為zigbee兼容平臺認證（Compliant Platform Certification）;第三級（Level 3）是認證zigbee產品，通過第三級認證的產品才允許貼上zigbee的標志，所以也稱為zigbee標志認證（Logo Certification）。
協議芯片是協議標準的載體，也是最容易體現知識產權的一種形式。目前市場上出現了較多的zigbee芯片產品及解決方案，有代表性的包括：Jennic的JN5121/JN5139，Chipcon的CC2430/CC2431（被TI收購）及Freescale MC13192，Ember的EM250 zigbee等系列的開發工具及芯片，表 1對這些芯片指標進行了比較。
（2） IEEE 1451.5標準
除了以上兩種通用規范以外，在無線傳感器網絡的不同應用領域，也正在醞釀著特定行業的專用標準，如電力水力、工業控制、消費電子、智能家居等。這里以工控領域為例簡單討論一下IEEE1451.X，當然工業標準紛繁復雜，最近正在制定專門面向工業自動化應用的無線技術標準ISA SP100，有很多中國工業及學術界同仁努力參與了該標準的制定工作。
IEEE1451標準族是通過定義一套通用的通信接口，以使工業變送器（傳感器+執行器）能夠獨立于通信網絡，并與現有的微處理器系統、儀表儀器和現場總線網絡相連，解決不同網絡之間的兼容性問題，并最終能夠實現變送器到網絡的互換性與互操作性。IEEE1451標準族定義了變送器的軟硬件接口，將傳感器分成兩層模塊結構。第一層用來運行網絡協議和應用硬件，稱為網絡適配器（Network Capable Application Processor， NCAP）;第二層為智能變送器接口模塊（Smart Transducer Interface Module， STIM），其中包括變送器和電子數據表格TEDS。IEEE1451工作組先后提出了五項標準提案（IEEE1451.1—IEEE1451.5），分別針對了不同的工業應用現場需求，其中IEEE1451.5為無線傳感通信接口標準。
IEEE1451.5標準提案于2001年6月最新推出，在已有的IEEE1451柜架下提出了一個開放的標準無線傳感器接口，以滿足工業自動化等不同應用領域的需求。IEEE1451.5盡量使用無線的傳輸介質，描述了智能傳感器與網絡適配器模塊之間的無線連接規范，而不是網絡適配器模塊與網絡之間的無線連接，實現了網絡適配器模塊與智能傳感器的IEEE 802.11、Bluetooth、zigbee無線接口之間的互操作性。IEEE1451.5提案的工作重點在于制定無線數據通信過程中的通信數據模型和通信控制模型。IEEE1451.5建議標準必須對數據模型進行具有一般性的擴展以允許多種無線通信技術可以使用，主要包括兩方面：一是為變送器通信定義一個通用的服務質量（QOS）機制，能夠對任何無線電技術進行映射服務，另外對每一種無線射頻技術都有一個映射層用來把無線發送具體配置參數映射到服務質量機制中。關于該標準具體內容，這里就不再詳細討論了。
（3）.6LowPan草案
無線傳感器網絡從誕生開始就與下一代互聯網相關聯，6LowPan（IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Network）就是結合這兩個領域的標準草案。該草案的目標是制定如何在LowPAN（低功率個域網）上傳輸IPv6報文。當前LowPAN采用的開放協議主要指前面提到的IEEE802.15.4 介質訪問控制層標準，在上層并沒有一個真正開放的標準支持路由等功能。由于IPv6是下一代互聯網標準，在技術上趨于成熟，并且在LowPan上采用IPv6協議可以與IPv6網絡實現無縫連接，因此互聯網工程任務組（IETF， Internet Engineering Task Force，）成立了專門的工作組制定如何在802.15.4協議上發送和接收IPv6報文等相關技術標準。
在802.15.4上選擇傳輸IPv6報文主要是因為現有成熟的IPv6技術可以很好地滿足LowPan互聯層的一些要求。首先在LowPan網絡里面很多設備需要無狀態自動配置技術，在IPv6鄰居發現（Neighbor Discovery）協議里基于主機的多樣性已經提供了兩種自動配置技術：有狀態自動配置與無狀態自動配置。另外在LowPan網絡中可能存在大量的設備，需要很大的IP地址空間，這個問題對于有著128位IP地址的IPv6協議不是問題;其次在包長受限的情況下，可以選擇IPv6的地址包含802.15.4介質訪問控制層地址。
IPv6與802.15.4協議的設計初衷是應用于兩個完全不同的網絡，這導致了直接在802.15.4上傳輸IPv6報文會有很多的問題。首先兩個協議的報文長度不兼容，IPv6報文允許的最大報文長度是1280字節，而在802.15.4的介質訪問控制層最大報文長度是127字節。由于本身的地址域信息（甚至還需要留一些字節給安全設置）占用了25個字節，留給上層的負載域最多102個字節，顯然無法直接承載來自IPv6網絡的數據包;其次兩者采用的地址機制不相同，IPv6采用分層的聚類地址，由多段具有特定含義的地址段前綴與主機號構成;而在802.15.4中直接采用64位或16位的扁平地址;另外，兩者設備的協議設計要求不同，在IPv6的協議設計時沒有考慮節省能耗問題。而在802.15.4很多設備都是電池供電，能量有限，需要盡量減少數據通信量和通信距離，以延長網絡壽命;最后，兩個網絡協議的優化目標不同，在IPv6中一般關心如何快速地實現報文轉發問題，而在802.15.4中，如何在節省設備能量的情況下實現可靠的通信是其核心目標。
總之，由于兩個協議的設計出發點不同，要IEEE802.15.4支持IPv6數據包的傳輸還存在很多技術問題需要解決，如報文分片與重組、報頭壓縮、地址配置、映射與管理、網狀路由轉發、鄰居發現等，在這里就不再一一討論了。
四. 國內標準化及國際化
近幾年來，國內無線傳感器網絡領域的標準化工作在全國信息技術標準化技術委員會（簡稱信標委）推動下，取得了較大進展。信標委經過一年多的醞釀，于2005年11月29日組織國內及海外華人專家，在中國電子技術標準化研究所召開了第一次“無線個域網技術標準研討會”，討論了無線個域網標準進展狀況、市場分析及標準制定等事宜，會議建議將無線傳感器網絡納入無線個域網范疇，并成立了專門的興趣小組（另外還有低速無線個域網、超寬帶等興趣小組），自此中國無線傳感器網絡標準化工作邁出了第一步。
無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一，可用于特殊環境實現信號的采集、處理和發送。無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術，在現實生活中得到了越來越廣泛的應用。那么無線傳感器網絡的應用有哪些呢？
? ? ? 五?無線傳感器網絡的應用
（1）軍事領域的應用
在軍事領域，由于WSN具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境。利用WSN能夠實現監測敵軍區域內的兵力和裝備、實時監視戰場狀況、定位目標、監測核攻擊或者生物化學攻擊等。
（2）輔助農業生產
WSN特別適用于以下方面的生產和科學研究。例如，大棚種植室內及土壤的溫度、濕度、光照監測、珍貴經濟作物生長規律分析與測量、葡萄優質育種和生產等，可為農村發展與農民增收帶來極大的幫助。采用WSN建設農業環境自動監測系統，用一套網絡設備完成風、光、水、電、熱和農藥等的數據采集和環境控制，可有效提高農業集約化生產程度，提高農業生產種植的科學性。
（3）生態監測與災害預警
WSN可以廣泛地應用于生態環境監測、生物種群研究、氣象和地理研究、洪水、火災監測。環境監測為環境保護提供科學的決策依據，是生態保護的基礎。在野外地區或者不宜人工監測的區域布置WSN可以進行長期無人值守的不間斷監測，為生態環境的保護和研究提供實時的數據資料。
具體的應用包括：通過跟蹤珍稀鳥類等動物的棲息、覓食習慣進行瀕危種群的研究;在河流沿線區域布置傳感器節點，隨時監測水位及水資源被污染的情況;在泥石流、滑坡等自然災害容易發生的地區布置節點，可提前發出災害預警，及時采取相應抗災措施;可在重點保護林區布置大量節點隨時監控內部火險情況，一旦發現火情，可立刻發出警報，并給出具體位置及當前火勢的大小;可將節點布置在發生地震、水災等災害的地區、邊遠山區或偏僻野外地區，用于臨時應急通信。
（4）基礎設施狀態監測系統
WSN技術對于大型工程的安全施工以及建筑物安全狀況的監測有積極的幫助作用。通過布置傳感器節點，可以及時準確地觀察大樓、橋梁和其他建筑物的狀況，及時發現險情，及時進行維修，避免造成嚴重后果。
（5）工業領域的應用
在工業安全方面，傳感器網絡技術可用于危險的工作環境，例如在煤礦、石油鉆井、核電廠和組裝線布置傳感器節點，可以隨時監測工作環境的安全狀況，為工作人員的安全提供保證。另外，傳感器節點還可以代替部分工作人員到危險的環境中執行任務，不僅降低了危險程度，還提高了對險情的反應精度和速度。
由于WSN部署方便、組網靈活，其在倉儲物流管理和智能家居方面也逐漸發揮作用。
無線傳感器網絡使傳感器形成局部物聯網，實時地交換和獲得信息，并最終匯聚到物聯網，形成物聯網重要的信息來源和基礎應用。
（6）在智能交通中保障安全暢通
智能交通系統（ITS）是在傳統交通體系的基礎上發展起來的新型交通系統，它將信息、通信、控制和計算機技術以及其他現代通信技術綜合應用于交通領域，并將“人—車—路—環境”有機地結合在一起。在現有的交通設施中增加一種無線傳感器網絡技術，將能夠從根本上緩解困擾現代交通的安全、通暢、節能和環保等問題，同時還可以提高交通工作效率。因此，將無線傳感器網絡技術應用于智能交通系統已經成為近幾年的研究熱點。
智能交通系統主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導等幾個方面。無線傳感器網絡可以為智能交通系統的信息采集和傳輸提供一種有效手段，用來監測路面與路口各個方向的車流量、車速等信息。
它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執行、各子系統間的數據傳輸與通信等子系統組成。信息采集子系統主要通過傳感器采集車輛和路面信息，然后由策略控制子系統根據設定的目標，并運用計算方法計算出最佳方案，同時輸出控制信號給執行子系統，以引導和控制車輛的通行，從而達到預設的目標。
無線傳感器網絡在智能交通中還可以用于交通信息發布、電子收費、車速測定、停車管理、綜合信息服務平臺、智能公交與軌道交通、交通誘導系統和綜合信息平臺等技術領域。
（7）在醫療系統大有作為
近年來，無線傳感器網絡在醫療系統和健康護理方面已有很多應用，例如，監測人體的各種生理數據，跟蹤和監控醫院中醫生和患者的行動，以及醫院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節點，例如心率和血壓監測設備，醫生就可以隨時了解被監護病人的病情，在發現異常情況時能夠迅速搶救。
羅切斯特大學的一項研究表明，這些計算機甚至可以用于醫療研究。科學家使用無線傳感器創建了一個“智能醫療之家”，即一個5間房的公寓住宅，在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品。
“智能醫療之家”使用微塵來測量居住者的重要特征（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數據將被用于開展以后的醫療研究。通過在鞋、家具和家用電器等設備中嵌入網絡傳感器，可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網絡可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理，而且可以減輕護理人員的負擔，提高護理質量。
利用傳感器網絡長時間收集人的生理數據，可以加快研制新藥品的過程，而安裝在被監測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而獨特的應用。
（8）促進信息家電設備更加智能
無線傳感器網絡的逐漸普及，促進了信息家電、網絡技術的快速發展，家庭網絡的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展，基于無線傳感器網絡的智能家居網絡控制節點為家庭內、外部網絡的連接及內部網絡之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平臺。
在家電中嵌入傳感器節點，通過無線網絡與互聯網連接在一起，將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環境。利用遠程監控系統可實現對家電的遠程遙控，也可以通過圖像傳感設備隨時監控家庭安全情況。利用傳感器網絡可以建立智能幼兒園，監測兒童的早期教育環境，以及跟蹤兒童的活動軌跡。
無線傳感器網絡利用現有的互聯網、移動通信網和電話網將室內環境參數、家電設備運行狀態等信息告知住戶，使住戶能夠及時了解家居內部情況，并對家電設備進行遠程監控，實現家庭內部和外界的信息傳遞。
無線傳感器網絡使住戶不但可以在任何可以上網的地方，通過瀏覽器監控家中的水表、電表、煤氣表、電熱水器、空調、電飯煲等及安防系統、煤氣泄漏報警系統、外人侵入預警系統等，而且可通過瀏覽器設置命令，對家電設備遠程控制。
無線傳感器網絡由多個功能相同或不同的無線傳感器節點組成，對一種設備進行監控，從而形成一個無線傳感器網絡，通過網關接入互聯網系統，采用一種基于星形結構的混合星形無線傳感器網絡結構系統模型。傳感器節點在網絡中負責數據采集和數據中轉節點的數據采集，模塊采集戶內的環境數據，如溫度、濕度等，由通信路由協議直接或間接地將數據傳輸給遠方的網關節點。
目前，國內外主要研究無線傳感器網絡節點的低功耗硬件平臺設計和拓撲控制、網絡協議、定位技術等。以檢測光線強度的傳感器為例，實現了一個無線傳感器網絡，根據傳感器所檢測的光線強弱來關閉或開啟指示燈。
在無線傳感器網絡中，普通節點將它采集的光強度數據發送給網絡協調器，網絡協調器將含有控制變量的數據幀發送給帶有指示燈節點的同時，還可以通過串口將光強度數據傳送給計算機。通過安裝在計算機上的后臺軟件，可以看出光強度信號的變化。通過遮蓋光強度傳感器可以改變采集到的光強度數據，當光強度比較低時曲線下降，反之曲線上升。
這種傳感器網絡綜合了嵌入式技術、傳感器技術、短程無線通信技術，有著廣泛的應用。該系統不需要對現場結構進行改動，不需要原先任何固定網絡的支持，能夠快速布置、方便調整，并且具有很好的可維護性和拓展性。