無線傳感器網絡和RFID技術開始走向融合
文章出處：http://xianjuhong.com 作者：電子工程專輯 王彥 人氣： 發(fā)表時間：2011年10月27日
中國微計算機學會理事長、復旦大學計算機科學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和無線傳感器網絡(WSN)技術的關注力度，并特別指出：“WSN與RFID結合起來組成的WSID網絡，其應用前景不可估量。”
無線傳感器網絡是由大量傳感器結點通過無線通信技術自組織構成的網絡。它能夠實現(xiàn)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，大部分時間必須保持低功耗。由于無線傳感結點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對網絡安全性、結點自動配置、網絡動態(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的網絡協(xié)議提出了較高要求。雖然藍牙、Ad hoc等技術都是人們談論的熱點，不過，陳章龍表示，Zigbee(IEEE802.15.4)才是目前最具競爭力的WSN網絡協(xié)議。
“ZigBee傳輸速度為20k~250kbps，這對于3C和IA(信息家電)來說，已經足夠了?！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、支持點對點、星狀及網格網絡拓撲、可自組成網、全握手(Fully handshaked)協(xié)議保證了傳輸的穩(wěn)定性。ZigBee在2.4G ISM頻段內有5MHz 16個頻道，915MHz頻段內有10個頻道，868MHz頻段內有1個頻道。此外，它還具有低功耗的特點。
WSN并不是一種新興的技術，早在海灣戰(zhàn)爭中它就被派上了用場：當時的美軍部隊使用大量的智能灰塵傳感器結點，將光、聲信息匯集起來，從而能夠實現(xiàn)快速鎖定目標，進行定向轟炸。隨著相關技術(如網絡協(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：“目前家庭網關、家電設備以及外設控制之間都是利用RS485電力線或專線進行互連。這在價格上很難接受。如果選用Zigbee的WSN，則會大大節(jié)省開支。”
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圖1：一個完整的無線傳感 |
美國國防部國防高級研究計劃局(DARPA)和美國空軍(USAF)正在合作開發(fā)的網絡嵌入式系統(tǒng)技術(NEST)是WSN在軍事方面的最新應用。利用廣泛散布于特定區(qū)域、檢查站、建筑物和護衛(wèi)車隊等地的WSN結點，作戰(zhàn)人員能夠對狙擊手和其他隱蔽的射手進行定位。這些結點能夠跟蹤子彈產生的沖擊波，在結點范圍內測定子彈發(fā)射時產生聲震和槍震的時間，以判定子彈的發(fā)射源。
“WSN還可以應用在環(huán)境監(jiān)測、洪水預報、動物棲息的監(jiān)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，“特別要指出的是，WSN和RFID技術的融合。由于RFID抗干擾性較差，而且有效距離一般小于10m，這對它的應用是個限制。如果將Zigbee的WSN同RFID結合起來，利用前者高達100m的有效半徑，形成WSID網絡，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。無線數據研究集團總裁Ian McPherson表示，Zigbee無線電有希望成為主動的RFID標簽。盡管Zigbee產品的主要用途并不是用來代替被動RFID，但利用更多的傳感器和更少的網關，它們可以降低主動RFID的成本。
WSN正在受到越來越多技術人員和科學家們的關注。波士頓大學在去年底牽頭創(chuàng)辦了傳感器網絡協(xié)會，期望通過相互合作促進傳感器聯(lián)網技術領域的合作項目。該協(xié)會吸收了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。而哈佛大學及麻薩諸塞大學也成為學術參與者之一。此外，在中國，國防科技大學、復旦大學、中科院計算所等科研院所也已開始進行WSN的項目研究。
目前，WSN 的研究熱點主要有：網絡體系結構、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、融合處理技術和數據庫技術、功耗管理、定位技術、安全、適合WSN 的軟件開發(fā)環(huán)境和軟件工具、模擬器、應用系統(tǒng)的開發(fā)等。
