在人、物和事件之间实现无缝连接曾经似乎遥不可及，但现在这种局面已经彻底改变。由于在传感器、计算和通信技术领域取得的快速进步，互连世界已不再仅限于互联网的广泛使用，一些全新的应用将把强大的计算能力和无线通信能力带入我们的日常生活。
电信和互联网领域取得的进步将一起打造一个深入普及的无线传感器网络和普适计算(见图1)。Rutgers大学无线信息网络实验室(WINLAB)主任Dipankar Raychaudhuri教授认为，我们的生活将在以下5个方面发生重要的变化：
在理想的社会里，消费者走在路上就可以通过PDA找到他们所需的货品和服务，他们也可走进商店直接购买到这些货品而不需要任何收银员。
智能交通系统可以实时引导车辆通过交通堵塞现场，它还能够通过增加的真实场景显示提供避免发生碰撞的反馈信息。最令人满意的是，这种系统可以帮助人们在拥挤的车库或停车场里找到自己的汽车。
机场运输和安全系统可以使乘客顺利登机和迅速找回丢失的行李(通过RFID标签)，以及快速筛选出装有特殊形状物体的行李。
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| 图1：电信和互联网领域取得的进步将一起打造一个深入普及的无线传感器网络和普适计算。 |
智能住宅将在帮助残疾人和老年人的生活方面发挥重要的作用(见图2)。
智能办公室里的职员将能够快速而准确地找到所要的物品、文件和书籍，他们也将能够按照地点、时间和日期来维护那些重要事件的“生活日志”。
蜂窝电话将在许多这类场景的实际应用中发挥重要的作用。例如，客户可以使用手机在杂货店里购买食品，而不需要再携带现金或信用卡。摩托罗拉的M-Wallet蜂窝电话就是一个如何将这些功能集成到3G手机中的实例。用户可以使用M-Wallet手机付帐、转帐和完成零售(POS)交易。
MIMOSA(移动服务与应用微系统平台)联盟已经将目标定在了一个以移动电话技术为中心的环境智能开放技术平台上。欧盟第6届研究与技术开发框架(见图3)为这个由8个欧洲国家的16个成员组成的联盟提供资助。
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| 图2：在一个典型的智能住宅中，康复系统将充分发挥无处不在的无线传感、计算和通信网络的优势。 |
多模低功耗传感器需求强劲
目前市场对可以测量多个参数而功耗非常低的传感器有很大的需求。Rutgers大学的Raychaudhuri指出：“我们正处在一个向无线世界的转换时期，但总的来说，传感器尚不能提供维持其生存所需的足够大的输出功率和工作距离。”
一种可能的解决方案是在脉冲输出模式下使用传感器，以将功耗降至最低。不过，对于已上市的便携式电子产品来说，仍需要找到一种可靠的低成本大容量电池替代品，否则我们就必须依赖电池技术的改进，而这有很多局限性，这一点是很清楚的。
为了解决这些问题，业界开发了智能微机电系统(MEMS)传感器。佛罗里达大学和飞思卡尔半导体公司在一次联合研究中看到了开发出一种功耗只有1mW且成本非常低的MEMS运动传感器的可能性，这使得它具有可连续工作一年的潜能。它的灵敏度也非常高，既可以感知声音也可以感知运动。采用标准IC工艺制造的这种器件可以植入头盔和衣服，用于监测运动员和留家病人的肢体运动。
Rutgers大学无线信息网络实验室正在开发一种多模无线传感器(MUSE)多芯片模块，包括一个传感器、RF通讯电路、一个调制解调器、一个CPU和支持电路(见图4)。它与低功率收发器设计构成的应用最初将主要用于医用温度监测，但最终它将会更广泛地应用于包括热、光、运动及水流在内的需要传感器的其它应用。
这种可调的MUSE器件由氧化锌材料制成，它可以通过编程工作在两种模式下(声音模式或紫外线模式)，也可以重新对它进行设置，以提高它对液体和气体的感应灵敏度。其第一代产品将采用系统级封装(SiP)和系统级芯片(SoC)的形式，单芯片原型准备今年内推出。
当然，MEMS传感器设计人员的两个关键目标是将传感器功耗降到最低以及最大化输出功率(从而最大化收发器的工作距离)。不过，如何通过智能MEMS传感器最小化发送出去的传感器数据损失和最大化传感器输出信息内容的研究也正在进行。
瞄准这两个目标，伊利诺斯州Urbana-Champaign大学超级计算应用国家研究中心开发出了一种可用于校准照相机的热红外(IR)无线MEMS传感器。这个项目与Crossbow Technology公司、Indigo Systems公司合作进行，采用了Crossbow的MICA传感器硬件和Indigo Systems公司的热红外照相机。
诺基亚开发的蓝牙低端扩展(BTLEE)无线电概念旨在改善蓝牙传输品质和降低成本。它是蓝牙的一种补充，因为它允许那些电池容量、尺寸、重量和成本都有限的小型手持设备也可以拥有与移动终端的无线连接能力，而无需在那些移动终端上增加另一个无线电。诺基亚已开发出一个BTLEE无线电系统来演示该概念的可行性，并期望在明年推出产品。
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| 图3：MINOSA联盟开发了一个以移动设备为中心的智能环境技术平台整体架构规范。 |
无线节点性能得到提升
功率问题不仅仅局限于现有传感器的输出功率水平和高功耗水平，无线收发节点所需的功率也是一个需要关注的问题。BitWave半导体公司提出了使用软件定义无线电(SDR)来解决这个问题的概念。该公司将其软收发器(Softransceiver)概念作为能够实现全球无缝连接的可行SDR解决方案的一个例子(见图5)。此SDR概念可将电路硬件成本降低到最低程度，与以前调整硬件方案不同，它依靠更改软件来编程或“调整”某个电路，以使其适合某个特定的应用。
加利福尼亚大学伯克利分校的一组研究人员已经开发出一种功耗只有200μW的2.4GHz无线收发器。Dust Networks公司创始人和首席技术官Kris Pister(他在伯克利领导研发工作期间启用了“smart dust”这个术语)称赞这项工作是迈向低成本无线传感硬件的重要一步，Dust Networks公司正在开发低成本无线传感软件以完善这项技术。
Pister指出：“伯克利的工作主要集中在低成本硬件方面，而Dust Networks公司正在开发低成本软件，我们已经开发出了可使无线电波在99.995%的时间内关闭的通信协议，我们的目标是开发可在低功耗硬件上运行的低功耗软件，一旦开发成功，功耗可降低到几个微安的级别。
为了给用户提供更好的工具以使他们能更快地开发出其核心应用，Jennic公司最近推出了IEEE 802.15.4/ZigBee收发器模块，这款JNS5121Moxxx器件使得设计人员能以最低的材料成本和最少的RF电路设计和测试开发时间完成设计。
目前，充斥着传感、计算、通信的世界仍缺乏标准的软件平台，采用伯克利加利福尼亚大学开发的微型操作系统(TinyOS)有所帮助，但这只是一个开始。
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| 图4：MUSE项目在一个芯片上集成了多模式传感、计算和通信电路。 |
现在，传感器网络设计人员正开始在TinyOS概念上开发产品。Crossbow Technology公司的MoteWorks软硬件无线网格网络开发平台就采用了TinyOS，它支持基于IEEE 802.15.4/ZigBee标准的快速、灵活和开放式的设计。
在WINLAB，开放研究测试平台(ORBIT)系统推动了对下一代无线网络协议和应用概念的广泛实验性研究。目前已经推出了一个64节点无线网格仿真器。一个由400节点组成的无线网格正在进行室内测试，室外系统也将很快进行运作。参与该项目的有Rutgers大学、普利斯顿大学、哥伦比亚大学、Thomson SA、IBM和朗讯公司。
WINLAB也搭建和测试了一个称之为SOHAN(自我组织的分层专用网络)的新型无线传感网络，该实验室声称，这个已有原形样机的网络与传统专用无线传感网络相比大幅提高了网络容量。
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| 图5：BitWave半导体公司提出采用软收发器设计来实现无
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