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物联网开第二春 ZigBee无线感测网络就定位
 

【CTIMES/SmartAuto 鍾榮峰 报导】   2011年01月20日 星期四

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无线感测网络(Wireless Sensor Network;WSN)主要以自然环境物与物之间的讯息联系为基础,可扩及至多元化的周遭环境,是人与实体世界(physical world)互动沟通的优化媒介。WSN已成为目前物联网架构重要的内容之一,其中ZigBee无线感测网络相关技术发展也渐趋成熟。

WSN主要以传感器节点(Sensor Node)、无线网关(Wireless Gateway)、PC/NB以及数据处理中心(Data Server)所构成。WSN藉由具有通讯能力、布建于生活周遭环境的各种微小传感器,感测到目标物的物理或化学变化后,利用随意网络(Mesh/Ad-Hoc Network)将信息传给另一传感器,再将信息传输到Wireless Gateway上,进而将数据传给附近的PC/NB,再把数据传输到Internet,让用户可远程监视控制目标物的变化信息,并做好相关因应作为。

由于WSN需要布建大量具有无线传输功能的感测组件,因此整体网络必须具备以下特性:低成本、低耗电、设计弹性高、可用度高、容易布建以及范围广、具有容错功能等。在感测组件上,要符合微细化制程、封装体积小、可编程、可动态组成等特性。因为WSN应用范围广,需要针对不同情境设计出不同的WSN架构,因此并没有固定的基础结构(infrastructure),加上目前传输标准并没有被大厂垄断,有志者均可加入相关开发行列。

WSN感测硬件平台负责传感器之间沟通的传输介质,目前以ZigBee为主要骨干,并辅以搭配RFID以扩展应用范围。按照IEEE 802.15.4定义的ZigBee,工作频段可分为一般的2.4GHz、欧洲的868MHz以及美国的915MHz,传输距离不超过75公尺,传输速率介于20kbps~250kbps之间。ZigBee芯片在传输时消耗功率可控制在27 mA以下,待机可降到0.3μA以下,低耗电待机模式下使用2颗3号电池可驱动6个月之久。

ZigBee网络拓墣支持星状(Star)、树状(Cluster Tree)、任意型(Mesh)三种网络拓朴,能连接最高网络节点数,可依不同型态的WSN加以弹性灵活运用。另外ZigBee的安全性优势,在于标准定义以128bit AES作为加解密算法的方式,目前尚未被破解过,加上标准目前仍未被大厂垄断,因此ZigBee在WSN的应用上更显相得益彰。

Zigbee以其网络拓墣特性与成本优势,可以作为Wi-Fi以及RFID的中介。目前ZigBee SmartEnergy 2.0标准便已经和Wi-Fi整合,进一步应用在家庭智能电网(Smart Grid)领域,扩大无线感测网络的整合范围。ZigBee并可结合RFID的识别长处,以达到物品管理、追踪及定位等目的。ZigBee+RFID标签成本虽然较被动式高,但仍具较长的传输距离(hands-free)、可调整危险区域的感应距离、可传输温度数据、可进行人员与物品定位管理等等。最重要的是,RFID+ZigBee可同时监控庞大的卷标数量。

目前包括德州仪器(TI)、恩智浦(NXP)、飞思卡尔(Freescale)、爱特梅尔(Atmel)Digi和日本冲电气(OKI)等芯片大厂,都已经推出各类ZigBee芯片解决方案。

關鍵字: 物联网  WSN  ZigBee  无线配接设备  网际建构与管理  網際骨幹 
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