無線網(wǎng)狀網(wǎng)/Zigbee及RFID融合協(xié)作不完全分析

1999年由IBM創(chuàng)造的“普適計(jì)算”概念，讓人們第一次暢想網(wǎng)絡(luò)無處不在的前景；而今，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展讓這一預(yù)想有機(jī)會(huì)得以實(shí)現(xiàn)：無線網(wǎng)狀網(wǎng)（又稱為自組織網(wǎng)絡(luò)）可以構(gòu)建多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、ZigBee技術(shù)完成定位感知系統(tǒng)、RFID技術(shù)則負(fù)責(zé)部署網(wǎng)絡(luò)的信息節(jié)點(diǎn)，這三者的融合將實(shí)現(xiàn)一個(gè)無所不在的信息網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)改變了人們的生活，很多人要問：讓網(wǎng)絡(luò)無處不在是一個(gè)夢(mèng)想嗎？在不遠(yuǎn)的將來，我們能利用無線網(wǎng)狀網(wǎng)、ZigBee、RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)嗎？那時(shí)，它又會(huì)以怎樣的姿態(tài)呈現(xiàn)在我們面前呢？

場景一：在一個(gè)會(huì)議室環(huán)境下，如果投影設(shè)備的顯示效果不是很理想，主持人可以通過自己的移動(dòng)終端設(shè)備向每個(gè)參會(huì)人員發(fā)送文件。當(dāng)發(fā)言人走近與會(huì)的討論組時(shí)，其移動(dòng)終端設(shè)備可以動(dòng)態(tài)加入該組，下載該組的討論材料。通過可重新配置的上、下文敏感中間件，無線網(wǎng)狀網(wǎng)將突出對(duì)環(huán)境的感知和動(dòng)態(tài)自組
網(wǎng)絡(luò)通信的支持。

基礎(chǔ)：多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)

自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad hoc）支持多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它在組網(wǎng)與選路等特征上與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)存在著明顯的區(qū)別。在自組織網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只和其臨近節(jié)點(diǎn)通信，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包將根據(jù)相關(guān)協(xié)議的配置逐跳（hop）傳遞到目的節(jié)點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比具有較多的優(yōu)勢。

可靠性提高：在相距較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)間通信時(shí)，數(shù)據(jù)包將通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，逐
步傳遞到目的節(jié)點(diǎn)。例如，如果一個(gè)終端距離接入點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，信號(hào)將通過距離較近的另外一個(gè)終端將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給接入點(diǎn)，這樣一來，無線鏈路長度將被縮短，對(duì)天線的傳輸距離和性能要求以及所需發(fā)射功率也將降低，從而減少了信號(hào)間干擾。另外，自組織網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)設(shè)備都可直接通信，或者通過網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)而連接到其他設(shè)備。這種網(wǎng)絡(luò)免去了昂貴的蜂窩塔的需求，同時(shí)也免除了由于通信鏈路集中而造成的傳輸瓶頸，因此，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率和頻率利用率都非常高。



表 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)性能對(duì)照一覽

沖突減輕：自組織網(wǎng)絡(luò)可以較大程度地減輕業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)發(fā)生沖突。這是因?yàn)殒溌窞榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可使用的鏈路數(shù)大大增加，且每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都具有選路功能，如果其中的某一條鏈路出現(xiàn)了故障，節(jié)點(diǎn)便可以自動(dòng)轉(zhuǎn)向其他可選鏈路進(jìn)行接入，因而減輕了業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)發(fā)生沖突的可能性，例如，雨天會(huì)給無線鏈路的功率造成一定的衰減，但是天氣的影響是局部的、有方向性的，通常同一方向的可選路由或可選鏈路處于這種天氣條件下的幾率要大于方向相差較大的可選路由或鏈路，因而呈鈍角關(guān)系的路由或鏈路受到這種天氣因素的影響便會(huì)大大降低。

簡化無線鏈路設(shè)計(jì)：相比星形網(wǎng)絡(luò)，自組織網(wǎng)絡(luò)在無線鏈路的設(shè)計(jì)上也有所簡化。

維護(hù)方便：自組織網(wǎng)絡(luò)簡化了網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與升級(jí)，如前所述，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多條可選路由，其中某一鏈路或路由被切斷時(shí)并不會(huì)影響到業(yè)務(wù)的正常執(zhí)行，因而局部地區(qū)的升級(jí)與擴(kuò)容將不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，方便了網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與操作。再有，自組織網(wǎng)絡(luò)可以自行建網(wǎng)，這意味著系統(tǒng)中任何一個(gè)通信設(shè)備在打開電源后，將自動(dòng)搜尋、發(fā)現(xiàn)和加入現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，各通信設(shè)備間的路由和鏈接將隨之自動(dòng)形成。并且，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以在任何地點(diǎn)，不依靠任何其他的移動(dòng)和固定通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，迅速地被建立。例如可以在建筑物內(nèi)、隧道中，以及偏遠(yuǎn)地區(qū)建立該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。



無線傳感器網(wǎng)路示意圖

場景二：無所不在的網(wǎng)絡(luò)將可提供一種任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的信息訪問服務(wù)。例如，一輛配備有無線定位系統(tǒng)的急救車，可準(zhǔn)確定位突發(fā)事故現(xiàn)場，利用無線網(wǎng)絡(luò)獲取實(shí)時(shí)的交通信息。在事故現(xiàn)場，通過便攜式和移動(dòng)式設(shè)備監(jiān)測病人的脈搏、血壓、呼吸等數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)訪問分布式的醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)，下載有關(guān)病歷數(shù)據(jù)等必要信息。除了基于定位系統(tǒng)的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，該系統(tǒng)的功能還包括基于移動(dòng)設(shè)備和無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷、遠(yuǎn)程病人監(jiān)護(hù)，以及遠(yuǎn)程訪問存有患者病歷信息的醫(yī)療數(shù)據(jù)庫。