高可靠低功耗的Dust Networks無線傳感器網絡

　　在工業(yè)生產、環(huán)境檢測、基礎設施建設等方面，傳感器網絡的作用日益凸顯，正逐漸變得不可或缺。而通過無線方式部署傳感器網絡無疑是最具靈活性、可擴展性的解決方案。最近，凌力爾特公司宣布其Dust Networks SmartMesh無線傳感器網絡（WSN）產品正式進入中國市場。Dust Networks創(chuàng)立于2002年，是一家超低功耗嵌入式無線傳感器網絡產品供應商，2011年被凌力爾特收購后成為凌力爾特公司的一個業(yè)務部門。

工作傳輸方式
　　Dust Networks SmartMesh采用的是WirelessHART協(xié)議，是一種收集和轉發(fā)周期性數(shù)據（雙向）的自組建網狀節(jié)點結構的網絡。每個SmartMesh傳感器網絡由若干個傳感器節(jié)點組成，其中一個節(jié)點和其它節(jié)點有所不同，為網絡管理員節(jié)點，用于安排整個網絡中各個節(jié)點的任務，監(jiān)視和管理網絡性能并向主機應用程序發(fā)送數(shù)據。
　　SmartMesh采用了跳點技術，即當傳感器網絡中有數(shù)據需要傳輸時，數(shù)據不是由數(shù)據源節(jié)點直接傳輸至目的節(jié)點，而是將數(shù)據傳輸給相鄰的節(jié)點，通過這種逐步傳遞的方法來將數(shù)據傳輸至目的節(jié)點。這樣設計的好處在于可以隨時增加新的節(jié)點，使得傳感器網絡更加靈活，具有更高的可擴展性?？梢赃@么說，只要有需求，在合理安排網絡管理員節(jié)點的情況下，傳感器網絡幾乎可以無限擴張。
　　另外，在安排各節(jié)點傳輸任務時，管理員節(jié)點可根據各節(jié)點所要傳輸?shù)臄?shù)據量大小來合理安排各節(jié)點的工作時序。

降低功耗
　　降低器件總功耗有兩種辦法：一種是降低器件工作時的功率，另一種則是縮短器件的工作時間。對于傳感器網絡來說，其工作環(huán)境和任務要求通常無需其保持時時刻刻采集監(jiān)聽數(shù)據的狀態(tài)，因此，降低功耗最好、最直接的辦法就是讓傳感器不工作。
　　SmartMesh采用了同步時間表的方式，通過控制傳感器的工作周期，何時開始喚醒，何時休眠。在一個SmartMesh傳感器網絡內，管理員節(jié)點將安排其所在網絡中的所有節(jié)點按照一個統(tǒng)一的時間表來工作。傳感器節(jié)點按照時間表在規(guī)定的時間喚醒，檢查是否有任務需要完成，完成后節(jié)點轉入睡眠狀態(tài)，直到下一個工作時間點到來。這樣一來，傳感器節(jié)點就無需長期處于監(jiān)聽狀態(tài)，事實上，大部分時間是處于睡眠狀態(tài)的，能最大限度地降低總體功耗。
　　這種工作方式，是SmartMesh網絡中的傳感器節(jié)點在使用兩節(jié)AA電池的情況下，能維持一個傳感器節(jié)點工作長達5年甚至10年的重要原因。另外，在一些特殊情況下，傳感器被放置后就無法再進行更換電池、維修等，這種低功耗的特性若與Linear的Energy Harvesting技術進行配合，甚至可以續(xù)航更長的時間。

提高可靠性
　　部署傳感器網絡的環(huán)境常常是數(shù)據中心、工廠、沙漠、極地、路邊泊車檔等，面臨著極端溫度、濕度、灰塵、強電磁干擾等挑戰(zhàn)。因此，傳感器網絡的可靠性顯得尤為重要。

Linear公司Dust Networks產品系列總裁Joy Weiss女生

　　一方面指的是制造方面。Linear公司Dust Networks產品系列總裁Joy Weiss女生介紹了幾個SmartMesh已經部署的實例，其中包含處于北極圈內的艾蘆世界北斯洛普和中東沙漠中的油田這種極端溫度的情況，充分說明了其在制造方面的可靠性。
　　另一方面指在工作上的可靠性。SmartMesh采用了跳頻技術，當一個節(jié)點接受到多個傳輸任務時，可以將任務分別安排至不同的頻率通道進行傳輸（最多15個通道），避免了不同傳輸任務之間的相互串擾，提高了數(shù)據的可靠性。另外，在一個傳感器網絡中，可以同時配備兩個管理員節(jié)點，一個作為主要管理員，一個作為備用管理員。備用管理在通常情況下只做為普通節(jié)點和備份進行工作。當主要管理員出現(xiàn)故障或因其它原因而不能正常工作時，將接替主要管理員的工作，以保障整個傳感器網絡正常工作。據Joy Weiss介紹，Dust Networks已經在120個國家部署了20000多個傳感器網絡，且在全球范圍內，2011年全年所有Dust Networks的傳感器網絡總共工作約5億小時，未出現(xiàn)有管理員故障的情況。

　　可以預見，雖然目前中國經濟將存在著一定硬著陸甚至是進入蕭條的隱患，但在工業(yè)生產、基礎設施建設、環(huán)境監(jiān)測等不斷升級的需求之下，SmartMesh還是有著廣闊的市場前景。