摘要：介绍了ieee802.15.4协议的特点、构件及体系结构、发展前景，分析了ieee1451智能传感器模型，提出了一种基于ieee802.15.4协议的无线智能传感器网络结构设计，并探讨了其实现。

关键词：ieee802.15.4 ieee1451 智能传感器网络

近年来，随着计算机技术、网络技术与无线通信技术的高速发展和广泛应用，人们开始将无线网络技术与传感器技术相结合，提供了无线网络化传感器的概念。它不仅可以应用于internet接入互连，还适用于有线接入方式所不能胜任的场合，以提供优质的数据传输服务。例如，在工厂巨大的设备间、低速长距离的通信要求和危险的工业环境。

2000年12月ieee成立了ieee802.15.4工作组，致力于定义一种从廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术。产品的方便灵活、易于连接、实用可靠及可继续延续是市场的驱动力。一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用，传感器网络是802.15.4标准的主要布场对象。将传感器与802.15.4设备组合，进行数据收集、处理和分析，即可决定是否需要或何时需要用户操作。满足802.15.4标准的无线发射/接收机及网络被motorola、philips、eaton、invensys和honeywell这些国际通信与工业控制界巨头们极力推崇。目前，ieee1451工作组已考虑在其基础上实现无线智能传感器网络wsn（wireless sensor networks）。本文探讨了基于ieee802.15.4标准的无线智能传感器网络的实现。

1 基于ieee802.15.4标准的智能传感器模型

1.1 ieee1451智能传感器模型

智能传感器建立了一个标准化的传感器网络协议。它规定了传感器模块的电子数据表单，也定义了访问数据表单、读取传感器数据、设置参数的数字接口。ieee1451的目的就是提供一个工业标准接口，有效地连接传感器和微控制器，并把传感器接入网络。

ieee1451模型主要由智能传感器接口模块stim（smart transducer interface module）和网络应用处理器ncap（network capable application porcessor）组成，中间通过传感器独立接口tii相连接。ncap模块用来运行网络协议堆和应用硬件，与网络互联；stim模块为智能变送器接口模块，其中包括变送器电子数据表单teds（transducer electronic datasheet），一个stim可以连接太量不同的传感器或执行器，在正常使用过程中传感器和stim是不可分开的。变送器独立接tii（transducer independence interface）主要定义二者之间点点连线、同步时钟的矩距离接口，使制造商可以把一个传感器应用到多种商网络中。另外，ieee1451标准通过teds，使传感器模型具有即插即用的兼容性。原始数据转换为国际标准单位。其结构如图1所示。

智能传感器接口模块是围绕传感元件建立起来的，包括传感器teds、控制、状态寄存器、中断屏蔽、寻址、功能译码逻辑、触发、触发应答功能，这些都是用于传感器独立接口的数字接口。传感器独立接口包括数据传输、时钟、触发、应答线。接口是串行外围接口，由两根串行数据输入输出组成。智能传感器接口模块通过传感器独立接口上电，这就意味着stim可被热扫描，而不用释放对网络中其他传感器的操作。

智能传感器模型包括自身带有的内部消息：制造商、数据代码、序列号、使用的极限、未定量以及校准系数等。当电源加上stim时，这些数据可以提供给ncap及系统的其它部分。当ncap读入stim中teds数据时，ncap可以知道这个stim的通信速度、通道数及每个通道上变送器的数据格式（12位还是16位），并且知道所测量对象的物理单位，知道怎样将所得到的原始数据转换为国际标准单位。

在与stim通信的过程中，ncap一直是主机，通信速率由ncap设定，这会影响stim中的采样速率，但是避免了释放数据以及对存储器的巨大需求。当stim连接到ncap时，ncap从teds读取有关stim的信息之后，读取stim采样的数据。

1.2 ieee1451智能传感器标准与802.15.4标准的融合

ieee802.15.4满足国际标准组织（iso）开放系统互连（osi）参考模式。它定义了单一的mac层和多样的物理层。关于ieee802.15.4标准详细的内容请参阅文献[7]。

为了有效地实现无线智能