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  • 无线传感网络的急遽成长和物联网解决方案
  • 发布时间:2012-08-27 www.cechina.cn
  •   无线传感网络的急遽成长和物联网解决方案,将驱动网路上的大量资料流通,因此需要更大的频宽,并扩展云端运算。无线感测网路是我们生活中不可或缺的一部分。各式各样IP功能的感测器,正开始透过无线技术,以一种有意义的方式彼此连结。迅速崛起的无线、感测及讯号处理技术的汇流,终将使物联网成真。

      市调机构Gartner公司最近已将物联网纳入其「炒作周期(Hype Cycle)」报告,这表示该项技术成为大众媒体的热门话题中且呈现「上升趋势」。而撇开炒作的部分,物联网技术在许多情况下都已具备商业上的可行性,它使数百万计的人们生活更轻松、更安全,也更环保。
      从2012年起,物联网将深入嵌入式设备、资料、频宽及服务中并成为重要趋势。我们将在各式各样不同的创新中,目睹物联网的第一波浪潮,可能就在我们家中,也可能在办公室、工厂、仓库及医院里,甚至可能在都市公共建设、交通建设及农业中实现。
      今日,我们已拥有能连接网际网路的智慧型手机、电脑、平板电脑、电视、机上盒、游戏机、家电、保全系统、智慧型电表、个人医疗设备,还有自动贩卖机…等等。有无数的消费性商品内嵌有方便库存管理用的RFID标签。在即将到来的物联网开发浪潮中,我们将看见这些网路连接装置彼此连结,成为真正的智慧型住家、智慧型工厂、智慧型电网与智慧型城市。物联网专家表示,网际网路在2020之前将可支援约500亿个设备节点。
      物联网这个构想,早在网际网路初期就已存在。而「物联网」一词,则是进入本世纪时才首度出现,当时定义为━装有RFID之物体所形成的网路,目的是为了方便识别及追踪。多年来,物联网几经演化,所有能以无线方式连结上网的设备,都被纳入其范畴。这些连结可以是设备与人(或人与设备)之间的,也可以是M2M。因此时至今日,物联网与无线感测网路几??已成为同义词。
      无可否认,某些物联网应用的确存在着一种「酷元素」。想想看,有一大堆 Apple iPhone 应用程式都能让使用者以触控方式,从远端监视并控制保全、空调及照明系统。Verizon、Cisco与Google也都各自提出了自己的无线家用网路计画,而IBM也着手发展多种物联网解决方案。Google去年的Android@Home技术展示获得了不少媒体关注,该技术是利用Android智慧型手机,来控制以Synapse的SNAP网状网路协定为基础所建构而成的无线LED照明网路。
      一般来说,无线感测网路的应用可依传输范围及传输速率来分类:
      家庭区域网路的传输范围相对较小,但支援中至高传输速率。而其应用包括保全系统、照明及空调控制及居家多用途监控系统等。
      工业控制与工厂自动化部分,则使用距离约数公里的中等无线传输范围,以及低至中的传输速率。
      都市区域网路和公共建设方面的应用,像是桥梁监控、铁路及交通号志等,都需要大范围的无线网路,通常超过数十公里,并搭配低传输速率。广域的感测器网路也可应用在某些特殊地方,例如追踪牲畜和感测森林火灾等。
      Wi-Fi具有高传输速率,虽然在居家环境中已无所不在,但它是相对较昂贵且耗电的传输协定。Sub-GHz和ZigBee协定其实更适合家庭自动化。另外业界对於以6LoWPAN(IPv6低功率无线个人区域网络)类型的IP为基础的协定栈来处理家庭区域网路的方式,也越来越受欢迎。
      在中等传输范围的工业市场中,我们将看到WirelessHART技术在感测器网路用的2.4 GHz频宽被持续运用。WirelessHART对工业控制来说极具魅力,因为它具有自我修复网状网络架构,可支援「五个九」(five-nines)可靠度标准。
      大范围的无线感测网路则带来了一个有趣的挑战,而这个挑战将由一种突破性技术来克服,这技术就叫电视空白频段(TV white space)━在某些地区,类比电视频段已不再使用,故可做为空频段让无线传输服务使用。电视空白频段提供了绝隹的传输范围和传输速率,速率可达16Mbps,距离可至10公里,以至於有些人将之称为专为乡间宽频设计的「超级Wi-Fi」(Wi-Fi on steroid)。由於电视空白频段是免费频段,所以对主要服务供应商和物联网技术创业者来说,都极具吸引力。
      位於英国的新公司Neul(法文的「云」)是个值得注意的电视空白频段技术先驱。Neul 极富远见的解决方案,是利用邻近数位广播的空白频段(亦即在400至800MHz范围内的无执照无线电频段)来进行M2M通讯。目标应用包括智慧型电表、资产追踪、销售点资讯管理系统(POS)及家庭自动化等。电视空白频段网路确实可施行,它是进行中的技术,而欧洲和美国都已进入试验阶段。
      没有一种无线技术能提供万灵丹给物联网。每种技术都将依据不同的传输范围、传输速度和成本需求,分别服务不同的应用。令人振奋的好消息是,物联网所用的基础元素已经上市:纳安电流等级的省电型微控制器和无线MCU、低功耗RF元件,以及MEMS和以CMOS为基础的感测设备,可用来侦测压力、移动、温度、湿度和气体。若无线感测器无法由电力线供电,又不可能使用电池时(通常发生在大范围的公共建设应用上),能量收集技术便能派上用场,藉此提供持续性的电力来源。

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