無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和RFID技術(shù)開始走向融合
文章出處：http://m.dipdnbxp.cn 作者：電子工程專輯 王彥 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月27日
中國(guó)微計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授陳章龍?jiān)谏虾Ｅe行的“瑞薩論壇2005”上建議中國(guó)本土企業(yè)應(yīng)該加大對(duì)RFID和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)的關(guān)注力度，并特別指出：“WSN與RFID結(jié)合起來組成的WSID網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用前景不可估量。”
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器結(jié)點(diǎn)通過無(wú)線通信技術(shù)自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用。這些應(yīng)用一般不需要很高的帶寬，但是對(duì)功耗要求卻很高，大部分時(shí)間必須保持低功耗。由于無(wú)線傳感結(jié)點(diǎn)通常使用存儲(chǔ)容量受限的嵌入式處理器/控制器，因此對(duì)協(xié)議棧的大小也有嚴(yán)格限制。另外，WSN對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性、結(jié)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(duì)應(yīng)用于該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提出了較高要求。雖然藍(lán)牙、Ad hoc等技術(shù)都是人們談?wù)摰臒狳c(diǎn)，不過，陳章龍表示，Zigbee(IEEE802.15.4)才是目前最具競(jìng)爭(zhēng)力的WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
“ZigBee傳輸速度為20k~250kbps，這對(duì)于3C和IA(信息家電)來說，已經(jīng)足夠了。”陳章龍表示。ZigBee的其他優(yōu)勢(shì)還包括：16位/64位 IEEE尋址、CSMA-CA信道接入、支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星狀及網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、可自組成網(wǎng)、全握手(Fully handshaked)協(xié)議保證了傳輸?shù)姆€(wěn)定性。ZigBee在2.4G ISM頻段內(nèi)有5MHz 16個(gè)頻道，915MHz頻段內(nèi)有10個(gè)頻道，868MHz頻段內(nèi)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(zhàn)爭(zhēng)中它就被派上了用場(chǎng)：當(dāng)時(shí)的美軍部隊(duì)使用大量的智能灰塵傳感器結(jié)點(diǎn)，將光、聲信息匯集起來，從而能夠?qū)崿F(xiàn)快速鎖定目標(biāo)，進(jìn)行定向轟炸。隨著相關(guān)技術(shù)(如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)的不斷成熟，WSN的應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)大。陳章龍舉例說：“目前家庭網(wǎng)關(guān)、家電設(shè)備以及外設(shè)控制之間都是利用RS485電力線或?qū)＞€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(jié)省開支?！?
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圖1：一個(gè)完整的無(wú)線傳感 |
美國(guó)國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)和美國(guó)空軍(USAF)正在合作開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)(NEST)是WSN在軍事方面的最新應(yīng)用。利用廣泛散布于特定區(qū)域、檢查站、建筑物和護(hù)衛(wèi)車隊(duì)等地的WSN結(jié)點(diǎn)，作戰(zhàn)人員能夠?qū)褤羰趾推渌[蔽的射手進(jìn)行定位。這些結(jié)點(diǎn)能夠跟蹤子彈產(chǎn)生的沖擊波，在結(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)測(cè)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(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)、洪水預(yù)報(bào)、動(dòng)物棲息的監(jiān)控、溫度/照明/安全控制、城市交通管理、庫(kù)存和物流管理等。”陳章龍說，“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(duì)它的應(yīng)用是個(gè)限制。如果將Zigbee的WSN同RFID結(jié)合起來，利用前者高達(dá)100m的有效半徑，形成WSID網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)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(rèn)同。無(wú)線數(shù)據(jù)研究集團(tuán)總裁Ian McPherson表示，Zigbee無(wú)線電有希望成為主動(dòng)的RFID標(biāo)簽。盡管Zigbee產(chǎn)品的主要用途并不是用來代替被動(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)，期望通過相互合作促進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的合作項(xiàng)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(guó)，國(guó)防科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中科院計(jì)算所等科研院所也已開始進(jìn)行WSN的項(xiàng)目研究。
目前，WSN 的研究熱點(diǎn)主要有：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、路由及數(shù)據(jù)分發(fā)、鏈路層協(xié)議、WSN和IPv6的結(jié)合、數(shù)據(jù)的采集捕獲技術(shù)、融合處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、功耗管理、定位技術(shù)、安全、適合WSN 的軟件開發(fā)環(huán)境和軟件工具、模擬器、應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)等。
