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無線傳感器的網絡技術分析

   2011年12月01日 11:27  
  無線傳感器網絡一般是由在空間分布的和獨立的網絡節(jié)點組成的。節(jié)點包含有傳感器來監(jiān)控節(jié)點的物理或環(huán)境條件,如溫度、聲音、震動、壓力、運動或污染物等。每個節(jié)點通常帶有無線電收發(fā)器或其他無線設備通信設備以通過網絡把傳感數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫和其他用戶。這樣,無線傳感器網絡可以用于數(shù)據(jù)收集(DataCollection)、目標跟蹤(Objecttracking)以及報警監(jiān)控(Alarmmonitoring)等。
  
  過去幾年來,國內外無線傳感器網絡技術的發(fā)展和應用取得了很大的進展。在家庭自動化、工業(yè)自動化、樓宇控制、智能計量和電源管理市場等市場尤為顯著。同時,無線傳感器網絡的標準制訂工作進展迅速,大大減少了智能傳感器和無線傳感器網絡的復雜性。例如,電機及電子學工程師聯(lián)合會(IEEE)的1451工作組(IEEE1451)建立了一個智能傳感器即插即用(plug-and-play)的標準,使所有符合標準的傳感器能和其他儀器和系統(tǒng)一起工作。
  
  這一系列標準被稱為IEEE1451的智能傳感器(包括傳感器和驅動器)接口標準,包括界定不同接口的不同標準用來連接傳感器和微處理器、儀表系統(tǒng)以及控制異地網絡。在這些標準中,IEEE1451.5部分是目前很多研發(fā)活動的集中點。IEEE1451.5部分規(guī)定了能使與1451兼容的傳感器和其他設備進行無線通訊的技術。
  
  IEEE目前也正在制定無線個人區(qū)域網路(即WPAN)的兩個標準IEEE802.11和IEEE802.15。其中,IEEE802.15.4標準正逐漸被接受成為低速率無線個人區(qū)域網絡(LR-WPANs)物理層和媒體訪問控制的標準。另外,無線傳感器網領域還有兩個基于IEEE802.15.4的工業(yè)標準:ZigBee和WirelessHART。ZigBee是一種作為一個開放的標準而制定的無線技術,是為解決低成本、低功耗無線傳感器網絡的特殊需求開發(fā)的。該標準充分利用IEEE802.15.4的無線收發(fā)器物理層規(guī)范,并采用在均可經營而無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是另一個由HART通信基金會開發(fā)的開放標準的無線網絡技術。該協(xié)議采用了時間同步、自我組織和自我修復的網狀網絡結構。該協(xié)議目前支持通過使用IEEE802.15.4標準的無線電媒體并在2.4GHzISM波段操作。
  
  此外,其他行業(yè)標準和專有系統(tǒng)也可能作為用于實施無線傳感器網絡技術的選擇。例如,EnOcean是在樓宇自動化領域廣泛使用的無線通信系統(tǒng),也被認為是可能用在無線傳感器網絡的一種技術,但它并沒有經任何*的標準化機構進行標準化。而Z-Wave是為家庭自動化設計的無線通訊專有標準,特別針對在家用和輕型商用環(huán)境中的遙控應用。該技術采用低功耗無線收發(fā)器嵌入或裝到家庭電子設備和系統(tǒng)中,例如照明系統(tǒng)、家庭訪問控制系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)和家用電器。這項技術已被Z-Wave聯(lián)盟標準化。Z-Wave聯(lián)盟是一個生產廠商之間的聯(lián)盟,負責協(xié)調Z-Wave產品和設備的兼容性。
  
  同時,一些現(xiàn)有的標準也正在被修改以適應無線傳感器網絡技術。例如,基于IEEE802.11標準的無線局域網(WLAN)標準、稱作WiFi標準、被加入了一種支持低功耗的版本——所謂的低功率WiFi,以用于實現(xiàn)無線傳感器網絡技術。
  
  美國局的數(shù)據(jù)顯示,在無線傳感網技術方面,美國擁有zui多的已*的,日本其次,加拿大、韓國和法國隨后。同時,美國也擁有zui多的已公開的申請,韓國其次,日本、瑞典和中國臺灣隨后。美國頒布的總數(shù)依然逐年增加,2009年頒布的是2005年的兩倍以上,這表明無線傳感器網絡技術的研發(fā)活動在近幾年十分強勁。

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