無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )和RFID技術(shù)開(kāi)始走向融合
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：電子工程專(zhuān)輯 王彥 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月27日
中國微計算機學(xué)會(huì )理事長(cháng)、復旦大學(xué)計算機科學(xué)系教授陳章龍在上海舉行的“瑞薩論壇2005”上建議中國本土企業(yè)應該加大對RFID和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)技術(shù)的關(guān)注力度，并特別指出：“WSN與RFID結合起來(lái)組成的WSID網(wǎng)絡(luò )，其應用前景不可估量?！?
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是由大量傳感器結點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)自組織構成的網(wǎng)絡(luò )。它能夠實(shí)現數據的采集量化、處理融合和傳輸應用。這些應用一般不需要很高的帶寬，但是對功耗要求卻很高，大部分時(shí)間必須保持低功耗。由于無(wú)線(xiàn)傳感結點(diǎn)通常使用存儲容量受限的嵌入式處理器/控制器，因此對協(xié)議棧的大小也有嚴格限制。另外，WSN對網(wǎng)絡(luò )安全性、結點(diǎn)自動(dòng)配置、網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)重組等方面也有一定的要求。
WSN的特殊性對應用于該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議提出了較高要求。雖然藍牙、Ad hoc等技術(shù)都是人們談?wù)摰臒狳c(diǎn)，不過(guò)，陳章龍表示，Zigbee(IEEE802.15.4)才是目前最具競爭力的WSN網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。
“ZigBee傳輸速度為20k~250kbps，這對于3C和IA(信息家電)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)足夠了?！标愓慢埍硎?。ZigBee的其他優(yōu)勢還包括：16位/64位 IEEE尋址、CSMA-CA信道接入、支持點(diǎn)對點(diǎn)、星狀及網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò )拓撲、可自組成網(wǎng)、全握手(Fully handshaked)協(xié)議保證了傳輸的穩定性。ZigBee在2.4G ISM頻段內有5MHz 16個(gè)頻道，915MHz頻段內有10個(gè)頻道，868MHz頻段內有1個(gè)頻道。此外，它還具有低功耗的特點(diǎn)。
WSN并不是一種新興的技術(shù)，早在海灣戰爭中它就被派上了用場(chǎng)：當時(shí)的美軍部隊使用大量的智能灰塵傳感器結點(diǎn)，將光、聲信息匯集起來(lái)，從而能夠實(shí)現快速鎖定目標，進(jìn)行定向轟炸。隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)(如網(wǎng)絡(luò )協(xié)議)的不斷成熟，WSN的應用范圍也在逐漸擴大。陳章龍舉例說(shuō)：“目前家庭網(wǎng)關(guān)、家電設備以及外設控制之間都是利用RS485電力線(xiàn)或專(zhuān)線(xiàn)進(jìn)行互連。這在價(jià)格上很難接受。如果選用Zigbee的WSN，則會(huì )大大節省開(kāi)支?！?
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圖1：一個(gè)完整的無(wú)線(xiàn)傳感 |
美國國防部國防高級研究計劃局(DARPA)和美國空軍(USAF)正在合作開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò )嵌入式系統技術(shù)(NEST)是WSN在軍事方面的最新應用。利用廣泛散布于特定區域、檢查站、建筑物和護衛車(chē)隊等地的WSN結點(diǎn)，作戰人員能夠對狙擊手和其他隱蔽的射手進(jìn)行定位。這些結點(diǎn)能夠跟蹤子彈產(chǎn)生的沖擊波，在結點(diǎn)范圍內測定子彈發(fā)射時(shí)產(chǎn)生聲震和槍震的時(shí)間，以判定子彈的發(fā)射源。
“WSN還可以應用在環(huán)境監測、洪水預報、動(dòng)物棲息的監控、溫度/照明/安全控制、城市交通管理、庫存和物流管理等?！标愓慢堈f(shuō)，“特別要指出的是，WSN和RFID技術(shù)的融合。由于RFID抗干擾性較差，而且有效距離一般小于10m，這對它的應用是個(gè)限制。如果將Zigbee的WSN同RFID結合起來(lái)，利用前者高達100m的有效半徑，形成WSID網(wǎng)絡(luò )，其應用前景不可估量?！?
陳章龍的建議得到了業(yè)界其他人士的認同。無(wú)線(xiàn)數據研究集團總裁Ian McPherson表示，Zigbee無(wú)線(xiàn)電有希望成為主動(dòng)的RFID標簽。盡管Zigbee產(chǎn)品的主要用途并不是用來(lái)代替被動(dòng)RFID，但利用更多的傳感器和更少的網(wǎng)關(guān)，它們可以降低主動(dòng)RFID的成本。
WSN正在受到越來(lái)越多技術(shù)人員和科學(xué)家們的關(guān)注。波士頓大學(xué)在去年底牽頭創(chuàng )辦了傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)會(huì )，期望通過(guò)相互合作促進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的合作項目。該協(xié)會(huì )吸收了BP、霍尼韋爾、Inetco Systems、Invensys、L-3 Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems等多家公司參與其中。而哈佛大學(xué)及麻薩諸塞大學(xué)也成為學(xué)術(shù)參與者之一。此外，在中國，國防科技大學(xué)、復旦大學(xué)、中科院計算所等科研院所也已開(kāi)始進(jìn)行WSN的項目研究。
目前，WSN 的研究熱點(diǎn)主要有：網(wǎng)絡(luò )體系結構、路由及數據分發(fā)、鏈路層協(xié)議、WSN和IPv6的結合、數據的采集捕獲技術(shù)、融合處理技術(shù)和數據庫技術(shù)、功耗管理、定位技術(shù)、安全、適合WSN 的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境和軟件工具、模擬器、應用系統的開(kāi)發(fā)等。
