無線傳感網(wǎng)絡(luò)將驅(qū)動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

　　結(jié)合無數(shù)具有IP功能的裝置、RFID標簽、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、機器對機器(M2M)通信、iPhone手機應(yīng)用程序、空白電視頻段及云端運算，便能夠具體實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IoT, Internet of Things)。

　　市調(diào)機構(gòu)Gartner公司最近已將物聯(lián)網(wǎng)納入其“炒作周期(Hype Cycle)”報告，這表示該項技術(shù)成為大眾媒體的熱門話題且呈現(xiàn)“上升趨勢”。撇開炒作的部分，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在許多情況下都已具備商業(yè)上的可行性，使數(shù)百萬計的人們生活更輕松、更安全，也更環(huán)保。

　　
      從2012年起，物聯(lián)網(wǎng)將深入嵌入式裝置、數(shù)據(jù)、帶寬及服務(wù)中并成為重要趨勢。我們將在各式各樣不同的創(chuàng)新中，目睹物聯(lián)網(wǎng)的第一波浪潮，可能就在我們家中，也可能在辦公室、工廠、倉庫及醫(yī)院里，甚至可能在城市公共建設(shè)、交通建設(shè)及農(nóng)業(yè)中實現(xiàn)。

　　現(xiàn)在，我們已擁有能連接因特網(wǎng)的智能手機、計算機、平板計算機、電視、機頂盒、游戲機、家電、安全系統(tǒng)、智能型電表、個人醫(yī)療器件，還有自動販賣機…等等。無數(shù)消費類商品內(nèi)嵌有方便庫存管理用的RFID標簽。在即將到來的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)浪潮中，我們將看見這些網(wǎng)絡(luò)連接裝置彼此鏈接，成為真正的智能型居家、智能型工廠、智能型電網(wǎng)與智能型城市。物聯(lián)網(wǎng)專家表示，因特網(wǎng)在2020年之前將可支持約500億個裝置節(jié)點。

　　物聯(lián)網(wǎng)這個構(gòu)想，早在因特網(wǎng)初期就已存在。而“物聯(lián)網(wǎng)”一詞，則是進入本世紀時才首次出現(xiàn)，當(dāng)時定義為-裝有RFID之物體所形成的網(wǎng)絡(luò)，目的是為了方便識別及追蹤。多年來，物聯(lián)網(wǎng)幾經(jīng)演化，所有能以無線方式連結(jié)上網(wǎng)的裝置，都被納入其范疇。這些連結(jié)可以是裝置與人(或人與裝置)之間的，也可以是M2M。因此時至今日，物聯(lián)網(wǎng)與無線傳感網(wǎng)絡(luò)幾乎已成為同義詞。

　　無可否認，某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的確存在著一種“酷元素”。想想看，有一大堆Apple iPhone應(yīng)用程序都能讓用戶以觸摸方式，從遠程監(jiān)視并控制安全、空調(diào)及照明系統(tǒng)。Verizon、Cisco與Google也都各自提出了自己的無線家庭網(wǎng)絡(luò)計劃，而IBM也著手發(fā)展多種物聯(lián)網(wǎng)解決方案。Google去年的Android@Home技術(shù)展示獲得了不少媒體關(guān)注，該技術(shù)是利用Android智能手機，來控制以Synapse的SNAP網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為基礎(chǔ)所構(gòu)建而成的無線LED照明網(wǎng)絡(luò)。

　　一般來說，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可依傳輸范圍及傳輸速率來分類：

　　家庭局域網(wǎng)的傳輸范圍相對較小，但支持中至高傳輸速率。而其應(yīng)用包括安全系統(tǒng)、照明及空調(diào)控制及居家多用途監(jiān)控系統(tǒng)等。

　　工業(yè)控制與工廠自動化部分，則使用距離約數(shù)公里的中等無線傳輸范圍，以及低至中的傳輸速率。

　　城域網(wǎng)和公共建設(shè)方面的應(yīng)用，比如橋梁監(jiān)控、鐵路及交通燈等，都需要大范圍的無線網(wǎng)絡(luò)，通常超過數(shù)十公里，并搭配低傳輸速率。廣域傳感器網(wǎng)絡(luò)也可應(yīng)用在某些特殊地方，例如追蹤牲畜和感應(yīng)森林火災(zāi)等。

　　Wi-Fi具有高傳輸速率，雖然在居家環(huán)境中已無所不在，但他是相對較昂貴且耗電的傳輸協(xié)議。Sub-GHz和ZigBee協(xié)議其實更適合家庭自動化。另外業(yè)界對于以6LoWPAN(IPv6低功率無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò))類型的IP為基礎(chǔ)的協(xié)議棧來處理家庭局域網(wǎng)絡(luò)的方式，也越來越受歡迎。

　　在中等傳輸范圍的工業(yè)市場中，我們將看到WirelessHART技術(shù)在傳感器網(wǎng)絡(luò)用的2.4 GHz帶寬被持續(xù)運用。WirelessHART對工業(yè)控制來說極具魅力，因為他具有自我修復(fù)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可支持“五個九”可靠性標準。

　　大范圍的無線傳感網(wǎng)絡(luò)則帶來了一個有趣的挑戰(zhàn)，而這個挑戰(zhàn)將由一種突破性技術(shù)來克服，這種技術(shù)就叫電視空白頻段(TV white space)-在某些地區(qū)，模擬電視頻段已不再使用，故可做為空頻段讓無線傳輸服務(wù)使用。電視空白頻段提供了絕佳的傳輸范圍和傳輸速率，速率可達16Mbps，距離可至10公里，以至于有些人將之稱為專為農(nóng)村寬帶設(shè)計的“超級Wi-Fi”(Wi-Fi on steroid)。由于電視空白頻段是免費頻段，所以對主要服務(wù)供應(yīng)商和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)業(yè)者來說，都極具吸引力。

　　位于英國的新公司Neul(法文的“云”)是個值得注意的電視空白頻段技術(shù)先驅(qū)。Neul極富遠見的解決方案，是利用鄰近數(shù)字廣播的空白頻段(亦即在400至800MHz范圍內(nèi)的無執(zhí)照無線電頻段)來進行M2M通信。目標應(yīng)用包括智能型電表、資產(chǎn)追蹤、銷售點終端(POS)及家庭自動化等。電視空白頻段網(wǎng)絡(luò)確實可施行，他是進行中的技術(shù)，而歐洲和美國都已進入試驗階段。

　　沒有一種無線技術(shù)能提供萬靈丹給物聯(lián)網(wǎng)。每種技術(shù)都將依據(jù)不同的傳輸范圍、傳輸速率和成本需求，分別服務(wù)不同的應(yīng)用。令人振奮的好消息是，物聯(lián)網(wǎng)所用的基礎(chǔ)元素已經(jīng)上市：納安電流等級(nano-amp)省電型單片機和無線MCU、低功耗RF器件，以及MEMS和以CMOS為基礎(chǔ)的傳感裝置，可用來檢測壓力、移動、溫度、濕度和燃氣。若無線傳感器無法由電力線供電，又不可能使用電池時(通常發(fā)生在大范圍的公共建設(shè)應(yīng)用上)，能量收集技術(shù)便能派上用場，以提供持續(xù)性的電力來源。

　　無線傳感網(wǎng)絡(luò)的急劇成長和物聯(lián)網(wǎng)解決方案，將驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)上的大量數(shù)據(jù)流通，因此需要更大的帶寬，并擴展云端運算。無線傳感網(wǎng)絡(luò)是我們生活中不可或缺的一部分。各式各樣IP功能的傳感器，正開始通過無線技術(shù)，以一種有意義的方式彼此連結(jié)。迅速崛起的無線、傳感及信號處理技術(shù)的匯聚，終將使物聯(lián)網(wǎng)成真。