國內外無線傳感器網(wǎng)絡技術分析

      傳感器網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡的復雜性。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(wǎng)絡技術的研發(fā)活動在近幾年十分強勁。

　　信息革命的第三次浪潮正悄然來臨并將zui終改變社會、企業(yè)、社區(qū)和個人生活的方式。這次信息革命既是大家熱論的物聯(lián)網(wǎng)，也是新一代互聯(lián)網(wǎng)和無處不在計算模式的版本。為使物聯(lián)網(wǎng)能達到互聯(lián)和隨時隨地與任何人和物通信的能力，物聯(lián)網(wǎng)涉及非常廣泛的信息產業(yè)技術。其中無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）技術備受關注。

　　無線傳感器網(wǎng)絡一般是由在空間分布的和獨立的網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡（LR-WPANs）物理層和媒體訪問控制的標準。另外，無線傳感器網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)狀網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡技術。例如，基于IEEE802.11標準的無線局域網(wǎng)（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(wǎng)絡技術。

　　美國局的數(shù)據(jù)顯示，在無線傳感網(wǎng)技術方面，美國擁有zui多的已授權的，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(wǎng)絡技術的研發(fā)活動在近幾年十分強勁。

　　如將美國分布狀況按照公司來分析，在無線傳感器網(wǎng)絡技術上的15個*公司分別是：思科（Cisco）、愛立信（Ericsson）、費希爾羅斯蒙特（Fisher-Rosemount）、通用電氣（GE）、霍尼韋爾（Honeywell）、IBM公司、英特爾公司（In）、微軟公司（Mircosoft）、摩托羅拉（Motorola）、NEC公司、諾基亞公司（Nokia）、飛利浦公司（Philips）、三星公司（Samsung）、西門子公司（Siemens）和索尼公司（Sony）。其中，諾基亞公司擁有的已授權的美國數(shù)量zui多，摩托羅拉、英特爾和微軟緊隨其后；三星公司擁有的已公開的美國申請數(shù)量zui多，隨后是霍尼韋爾、微軟、摩托羅拉和NEC公司。另外，值得注意的是，IBM公司是目前在物聯(lián)網(wǎng)方面全面的公司之一。

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