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無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析

   2011年12月01日 11:27  
  無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由在空間分布的和獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的。節(jié)點(diǎn)包含有傳感器來(lái)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的物理或環(huán)境條件,如溫度、聲音、震動(dòng)、壓力、運(yùn)動(dòng)或污染物等。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常帶有無(wú)線電收發(fā)器或其他無(wú)線設(shè)備通信設(shè)備以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把傳感數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)和其他用戶。這樣,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用于數(shù)據(jù)收集(DataCollection)、目標(biāo)跟蹤(Objecttracking)以及報(bào)警監(jiān)控(Alarmmonitoring)等。
  
  過(guò)去幾年來(lái),國(guó)內(nèi)外無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用取得了很大的進(jìn)展。在家庭自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、樓宇控制、智能計(jì)量和電源管理市場(chǎng)等市場(chǎng)尤為顯著。同時(shí),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)制訂工作進(jìn)展迅速,大大減少了智能傳感器和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。例如,電機(jī)及電子學(xué)工程師聯(lián)合會(huì)(IEEE)的1451工作組(IEEE1451)建立了一個(gè)智能傳感器即插即用(plug-and-play)的標(biāo)準(zhǔn),使所有符合標(biāo)準(zhǔn)的傳感器能和其他儀器和系統(tǒng)一起工作。
  
  這一系列標(biāo)準(zhǔn)被稱為IEEE1451的智能傳感器(包括傳感器和驅(qū)動(dòng)器)接口標(biāo)準(zhǔn),包括界定不同接口的不同標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)連接傳感器和微處理器、儀表系統(tǒng)以及控制異地網(wǎng)絡(luò)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中,IEEE1451.5部分是目前很多研發(fā)活動(dòng)的集中點(diǎn)。IEEE1451.5部分規(guī)定了能使與1451兼容的傳感器和其他設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通訊的技術(shù)。
  
  IEEE目前也正在制定無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)路(即WPAN)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11和IEEE802.15。其中,IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)正逐漸被接受成為低速率無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(LR-WPANs)物理層和媒體訪問(wèn)控制的標(biāo)準(zhǔn)。另外,無(wú)線傳感器網(wǎng)領(lǐng)域還有兩個(gè)基于IEEE802.15.4的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn):ZigBee和WirelessHART。ZigBee是一種作為一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)而制定的無(wú)線技術(shù),是為解決低成本、低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊需求開(kāi)發(fā)的。該標(biāo)準(zhǔn)充分利用IEEE802.15.4的無(wú)線收發(fā)器物理層規(guī)范,并采用在均可經(jīng)營(yíng)而無(wú)需特殊許可的頻率范圍:2.400—2.484千兆赫,902—928兆赫和868.0—868.6兆赫;WirelessHART是另一個(gè)由HART通信基金會(huì)開(kāi)發(fā)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該協(xié)議采用了時(shí)間同步、自我組織和自我修復(fù)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該協(xié)議目前支持通過(guò)使用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電媒體并在2.4GHzISM波段操作。
  
  此外,其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專有系統(tǒng)也可能作為用于實(shí)施無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的選擇。例如,EnOcean是在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的無(wú)線通信系統(tǒng),也被認(rèn)為是可能用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù),但它并沒(méi)有經(jīng)任何*的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。而Z-Wave是為家庭自動(dòng)化設(shè)計(jì)的無(wú)線通訊專有標(biāo)準(zhǔn),特別針對(duì)在家用和輕型商用環(huán)境中的遙控應(yīng)用。該技術(shù)采用低功耗無(wú)線收發(fā)器嵌入或裝到家庭電子設(shè)備和系統(tǒng)中,例如照明系統(tǒng)、家庭訪問(wèn)控制系統(tǒng)、娛樂(lè)系統(tǒng)和家用電器。這項(xiàng)技術(shù)已被Z-Wave聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化。Z-Wave聯(lián)盟是一個(gè)生產(chǎn)廠商之間的聯(lián)盟,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)Z-Wave產(chǎn)品和設(shè)備的兼容性。
  
  同時(shí),一些現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)也正在被修改以適應(yīng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。例如,基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)、稱作WiFi標(biāo)準(zhǔn)、被加入了一種支持低功耗的版本——所謂的低功率WiFi,以用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
  
  美國(guó)局的數(shù)據(jù)顯示,在無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)方面,美國(guó)擁有zui多的已*的,日本其次,加拿大、韓國(guó)和法國(guó)隨后。同時(shí),美國(guó)也擁有zui多的已公開(kāi)的申請(qǐng),韓國(guó)其次,日本、瑞典和中國(guó)臺(tái)灣隨后。美國(guó)頒布的總數(shù)依然逐年增加,2009年頒布的是2005年的兩倍以上,這表明無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)活動(dòng)在近幾年十分強(qiáng)勁。

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