24
2011
01

物联网开第二春 ZigBee无线感测网路就定位

      无线感测网路(WirelessSensorNetwork;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(physicalworld)互动沟通的最佳化媒介。WSN已成为目前物联网架构重要的内容之一,其中ZigBee无线感测网路相关技术发展也渐趋成熟。

      WSN 主要以感测器节点(Sensor Node)、无线闸道器(Wireless Gateway)、PC/NB以及资料处理中心(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感测器,感测到目标物的物理或化学变化后,利用随意网路(Mesh/Ad- Hoc Network)将资讯传给另一感测器,再将资讯传输到Wireless Gateway上,进而将资料传给附近的PC/NB,再把资料传输到Internet,让使用者可远端监视控制目标物的变化资讯,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元件,因此整体网路必须具备以下特性: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。在感测元件上,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 感测硬体平台负责感测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晶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 网路拓??支援星状(Star)、树状(Cluster Tree)、任意型(Mesh)三种网路拓朴,能连接最高网路节点数,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作为加解密演算法的方式,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 以其网路拓??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慧电网(Smart Grid)领域,扩大无线感测网路的整合范围。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可同时监控庞大的标签数量。

      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)等晶片大厂,都已经推出各类ZigBee晶片解决方案。 

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