傳感器陣列被定義為一組相互連接的傳感器,每個傳感器都配備有收發器。傳感器網絡是具有特定屬性的新一代網絡,不屬于傳統體系結構。
傳感器的小型化帶來了通信和電源問題。傳感器必須足夠智能,才能明智地收集所需信息和問題。此外,傳感器處理器不能過度使用,以消耗最少的能量。因此,它必須包含反應性元素而不是認知性元素。最后,為了確保良好的速率,收發器的范圍必須很低,大約為十米。因此,傳感器網絡的建立會引發路由問題、錯誤監控和電源管理。
從通信的角度來看,IP協議環境過于繁重,導致流量和消耗過大。源自現場總線或工業實時網絡的解決方案在效率和能耗之間取得了更好的折衷。由于傳感器可以分布在每百平方米,IPv6 尋址似乎是最有可能的。以后一定會在特定領域用IP包封裝環境來判斷。
目前,與消費者問題相比,安全和服務質量問題被置于次要地位。無論如何,一個重要的研究領域是開放的,以建立有效和有彈性的傳感器網絡。
主要關注ZigBee無線電標準。Wibree 和 6LoWPAN 形成其他解決方案。Wibree 是一種非常低消耗的技術,范圍為 10 m,流速為 1 Mbit/s。該解決方案由諾基亞開發,旨在與 ZigBee 和藍牙競爭。
6LoWPAN 網絡(基于低功率無線個人區域網絡的 IPv6)來自 IETF 工作組。目標顯然是允許 IP 向功率有限的低功率機器的連續性。
使用IPv6 標準獲取非常大量的地址對于傳感器網絡來說是一個巨大的問題。實際上,發送者地址的十六字節和接收者地址的十六字節更多需要的字段涉及濫用無線電鏈路來傳輸這些監控信息。這對于小能量傳感器來說確實是個問題。然而,ZigBee 將其幀的長度限制為 127 字節,如果從傳感器傳輸的信息很長,這也會導致問題。
這些傳感器網絡形成網狀網絡,它們需要路由協議。使用與 IPv6 地址關聯的 IEEE 802.11s 等協議對于傳感器的電池壽命來說將是災難性的。出于這個原因,目前的提議要簡單得多,協議如 LOAD(6LoWPAN Ad hoc 路由協議)、AODV 的簡化、DYMO-Low(Dynamic MANET On-demand for 6LoWPAN)、Dymo MANET 工作組的簡化,以及Hi-Low(Hierarchical Routing over 6LoWPAN),具有分層尋址。這些不同的協議來自 IETF 提案,因此對 ad-hoc 網絡進行規范化,但沒有考慮到所有這些都是可選的。
傳感器網絡協議的另一個重要特征與發現服務有關,它必須允許網絡自動啟動。IETF 也在這一領域發揮了重要作用,提出了幾種解決方案,一個是面向傳感器的:LoWPAN Neighbor Discovery Extension。該協議是對所有能源元素消費者的標準 Neighbor Discovery 的縮減,例如廣播和多播管理。
智能塵埃(Smart Dust)提出了一種特定的傳感器網絡,其目標是開發納米技術傳感器并通過自組織或網狀網絡將它們連接起來。智能塵埃位于較低的立方體立方毫米內,因此得名塵埃。在這塵埃中,是實現計算機通信所需的所有組件:處理器、內存、無線電、電池等。
這里的主要問題仍然是在執行傳感器功能時節省能源。特別地,網絡部分必須承載消耗很少能量的通信。伯克利大學設計了一個名為 TinyOS specific protocols 和 Tiny protocol 的操作系統。TinyOS 是用稱為 nesC 的簡化 C 語言編寫的,這是一種旨在優化內存使用的方言。