作為物聯(lián)網(wǎng)終端“毛細(xì)血管級(jí)”技術(shù)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)負(fù)責(zé)將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，一個(gè)理想的無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)該在組網(wǎng)方式、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、維護(hù)成本、抗干擾性等方面具備相當(dāng)優(yōu)勢(shì)，才有望占領(lǐng)市場(chǎng)。為此，本刊記者整理了近期幾種典型無(wú)線技術(shù)使用案例，與讀者分享。
用“微塵”連接工業(yè)網(wǎng)絡(luò)
對(duì)于許多工業(yè)應(yīng)用而言，相比有線方案，WSN更容易查錯(cuò)、維護(hù)和修復(fù)。此外，無(wú)線方案也更加靈活，能夠更容易和更快捷地重配置網(wǎng)絡(luò)。日前，凌力爾特(Linear)公司就宣布，其Dust Networks SmartMesh無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品現(xiàn)已進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，包括用于工業(yè)應(yīng)用的SmartMesh WirelessHART，以及基于6LoWPAN和802.15.4e標(biāo)準(zhǔn)的SmartMesh IP。
Dust Networks曾經(jīng)是一家超低功耗嵌入式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品供應(yīng)商，2011年被Linear收購(gòu)。作為一種推廣應(yīng)用智能無(wú)線傳感器的簡(jiǎn)單方法，“Smart Dust”概念以及基于此概念的SmartMesh網(wǎng)絡(luò)由Dust Networks創(chuàng)始人Kris Pister首先提出。該網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)負(fù)責(zé)收集和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的自成形網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)或“微塵”(mote)，與一個(gè)用于監(jiān)視和管理網(wǎng)絡(luò)性能并向主機(jī)應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)管理器組成。
而WirelessHART則是一種無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)通信協(xié)議，包括HART通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)(IEC6158)、EDDL(IEC61804-3)和IEEE802.15.4。它在HART協(xié)議中增加了無(wú)線功能，同時(shí)保持了與現(xiàn)有HART設(shè)備、指令和工具的兼容。據(jù)HART通信基金會(huì)透露，目前在全球主要制造場(chǎng)所安裝有8000多個(gè)WirelessHART網(wǎng)絡(luò)，涉及數(shù)據(jù)中心電能管理、可再生能源、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)行業(yè)。
Linear Dust Networks產(chǎn)品部門總裁Joy Weiss認(rèn)為，Dust Networks技術(shù)的最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了低功率、基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的射頻技術(shù)、時(shí)間分集、頻率分集和物理分集的完美組合，可確?？煽啃?、可擴(kuò)展性、無(wú)線電源靈活性及易用性。據(jù)稱，HART協(xié)議成功的關(guān)鍵是時(shí)間同步網(wǎng)格協(xié)議(TSMP)。HART的5個(gè)關(guān)鍵部分是時(shí)間同步的通信、跳頻、自動(dòng)節(jié)點(diǎn)聯(lián)接與網(wǎng)絡(luò)組建、完全冗余的網(wǎng)格路由以及安全的消息傳送。TSMP網(wǎng)絡(luò)也可以實(shí)現(xiàn)自組，每個(gè)TSMP節(jié)點(diǎn)可以智能的發(fā)現(xiàn)鄰居、測(cè)量射頻信號(hào)強(qiáng)度、捕捉同步與跳頻信息，然后與相鄰節(jié)點(diǎn)建立路徑和鏈路。
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Dust Networks產(chǎn)品均建立在其Eterna IEEE 802.15.4e SoC技術(shù)之上。該公司稱，基于其Eterna技術(shù)的產(chǎn)品功耗是競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的八分之一，這意味著它們的使用時(shí)間長(zhǎng)8倍，即使它們由電線供電，其“綠色”水平也能高出8倍。此外，Eterna低功耗產(chǎn)品還實(shí)現(xiàn)了無(wú)電池型能量采集。
Dust Networks公司今年推出的LTC5800 SoC產(chǎn)品在72引腳 10x10mm QFN封裝中包括了傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件和所有的射頻電路組件，包括一個(gè)內(nèi)置功率放大器和一個(gè)ARM Cortex-M3 32位微處理器；LTP5901/LTP5902 mote模塊則提供了易于集成的表面貼裝型PCB，已通過(guò)FCC、CE和IC模塊化射頻認(rèn)證。其中，LTP5901模塊包括一個(gè)內(nèi)置片式天線，而 LTP5902模塊則內(nèi)含一個(gè)MMCX天線連接器。
所有的SmartMesh網(wǎng)絡(luò)均采用集中管理的方式，從而提供全面的安全和網(wǎng)絡(luò)管理能力。SmartMesh WirelessHART管理器(LTP5903)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可支持多達(dá)500個(gè)節(jié)點(diǎn)，SmartMesh IP管理器每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可支持多達(dá)100個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且多個(gè)SmartMesh子網(wǎng)絡(luò)可以并排部署以構(gòu)建非常龐大的網(wǎng)絡(luò)。
凌力爾特 Dust Networks 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
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超低功耗Zigbee技術(shù)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
并非所有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器芯片都為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，許多芯片是為短距離通信設(shè)計(jì)的，屬于緊湊、超低功耗器件。它們使用Wi-Fi (IEEE 802.11)和ZigBee (IEEE 802.15.4)通信協(xié)議，可以工作在免許可的2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻段，也有芯片使用藍(lán)牙協(xié)議(IEEE802.15.1)。芯科實(shí)驗(yàn)室有限公司(Silicon Laboratories)日前新增的低功耗無(wú)線嵌入式產(chǎn)品—Ember ZigBee解決方案就是其中一例。
完整Ember ZigBee解決方案包括EM35x SoC、網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器(NCP)產(chǎn)品以及EmberZNet PRO軟件。Silicon Labs Ember ZigBee解決方案總經(jīng)理Bob LeFort認(rèn)為，Ember ZigBee平臺(tái)是“目前2.4GHz無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中最全面完整，并且特性最為豐富的ZigBee解決方案”，將有助于設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)向快速增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)(智能能源、家庭自動(dòng)化、安全、照明)，開(kāi)發(fā)出高性能、低功耗和可靠的2.4GHz無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案。
支持他做出上述判斷的理由包括：
● EM35x集成2.4GHz IEEE 802.15.4收發(fā)器和+8dBm功率放大器、ARM Cortex-M3內(nèi)核、192kB Flash存儲(chǔ)器和12kB RAM。既可作為SoC部署，用于成本敏感的低功耗傳感器網(wǎng)絡(luò)以及其他簡(jiǎn)易連接裝置，也可在復(fù)雜應(yīng)用中配置為NCP，在高性能應(yīng)用處理器上運(yùn)行。Linear稱，相比其它ZigBee解決方案，Ember ZigBee器件的電池壽命至少延長(zhǎng)25%。
● 經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的EmberZNet PRO軟件在更大、更具挑戰(zhàn)性的網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出了極強(qiáng)的穩(wěn)固性、可擴(kuò)展性和易用性。作為協(xié)議棧輔助工具，Ember桌面環(huán)境軟件可以為開(kāi)發(fā)人員提供成熟的圖形界面和調(diào)試工具，以及針對(duì)ZigBee智能能源、家居自動(dòng)化和照明鏈路配置的應(yīng)用模板，由此縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。
Bob LeFort同時(shí)表示，Zigbee聯(lián)盟預(yù)計(jì)將于2013年推出基于IP的ZigBee和Sub-GHz技術(shù)。因?yàn)閆igbee如果不能夠接入到IP互聯(lián)網(wǎng)，它所能發(fā)揮的價(jià)值就會(huì)被極大削弱。所以，如何把所有Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的信息接入互聯(lián)網(wǎng)，使用戶能夠非常方便、且安全的去訪問(wèn)和控制Zigbee節(jié)點(diǎn)是非常必要的。
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藍(lán)牙4.0，讓智能生活更完美
為了協(xié)助SIG的成員、分銷商及消費(fèi)者更好的識(shí)別具有藍(lán)牙4.0版本兼容性的新設(shè)備，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)于2011年增加Bluetooth Smart Ready和Bluetooth Smart兩個(gè)全新商標(biāo)。其中，Bluetooth Smart Ready設(shè)備包括手機(jī)、平板電腦、個(gè)人電腦及電視機(jī)等處于消費(fèi)者互聯(lián)世界核心的電子設(shè)備，可以執(zhí)行藍(lán)牙4.0版本雙模無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)；而Bluetooth Smart設(shè)備則涵蓋低功耗藍(lán)牙4.0版本單模無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，包括心率監(jiān)測(cè)儀、計(jì)步器等使用紐扣式電池，以及用于收集特定信息的感應(yīng)器類電子設(shè)備。
而微軟Windows 8系統(tǒng)日前宣布全面支持藍(lán)牙4.0則更是為SIG今后的推廣注入了強(qiáng)心劑。這意味著藍(lán)牙4.0可在任何使用Windows 8 的產(chǎn)品上運(yùn)行，例如新款Surface平板電腦即為Bluetooth Smart Ready產(chǎn)品，它可以連接到諸如無(wú)線音箱等大家所熟悉的藍(lán)牙設(shè)備。
Windows 8對(duì)藍(lán)牙4.0技術(shù)在操作系統(tǒng)層級(jí)的支持，促使眾多軟件與硬件開(kāi)發(fā)商開(kāi)始進(jìn)軍這個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的藍(lán)牙產(chǎn)品市場(chǎng)。App開(kāi)發(fā)者使用一個(gè)API即可將Bluetooth Smart低耗能傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)傳送到Bluetooth Smart Ready產(chǎn)品的應(yīng)用程序上，例如將健身或醫(yī)療設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到微軟Surface上?！耙呀?jīng)有OEM廠商將藍(lán)牙傳感器裝在牙刷中，刷牙的數(shù)據(jù)就可以發(fā)送到搭載Bluetooth Smart Ready的終端設(shè)備上。這樣，父母就可以每天監(jiān)測(cè)到孩子在家刷牙的次數(shù)、時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)，非常有趣。”SIG首席營(yíng)銷官卓文泰(Suke Jawanda)說(shuō)。
再例如，現(xiàn)今世界各地約有2億8千萬(wàn)糖尿病患者，只要透過(guò)載有藍(lán)牙技術(shù)的血糖儀，他們便可以把自己的血糖讀數(shù)傳送至移動(dòng)電話、平板電腦或個(gè)人電腦內(nèi)儲(chǔ)存，并且透過(guò)在設(shè)備內(nèi)的系統(tǒng)程式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖表，從而紀(jì)錄及分析他們每周、每月以至每年的血糖讀數(shù)。這將為現(xiàn)有醫(yī)療用戶、醫(yī)療設(shè)備制造商和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者開(kāi)啟全新的應(yīng)用體驗(yàn)及龐大的商機(jī)。
據(jù)SIG大中華區(qū)技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理呂榮良透露，在目前SIG制定的“核心規(guī)范藍(lán)圖設(shè)計(jì)”中，一項(xiàng)名為“Budapest”的核心版本非常引人關(guān)注。它將包括藍(lán)牙經(jīng)典增強(qiáng)功能(Piconet時(shí)鐘調(diào)整、插槽可用性屏蔽、時(shí)鐘微調(diào)、低延遲重新連接和安全連接)，以及藍(lán)牙低耗能增強(qiáng)功能(安全連接、L2CAP面向連接信道、多任務(wù)處理通知與指示、公共室內(nèi)定位、增強(qiáng)隱私等)。而在未來(lái)幾個(gè)月中，其它如動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測(cè)、環(huán)境感應(yīng)、室內(nèi)定位、位置與導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)可用性、脈搏血氧計(jì)、傳感器互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、3D同步模式等大量規(guī)范藍(lán)圖設(shè)計(jì)文件都將陸續(xù)出臺(tái)。
“通過(guò)藍(lán)牙連接將云數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用中，是云計(jì)算乃至物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分”Suke Jawanda表示。根據(jù)SIG的預(yù)測(cè)，藍(lán)牙技術(shù)大規(guī)模生態(tài)系統(tǒng)預(yù)計(jì)將在五年內(nèi)取得引人注目的成果，據(jù)估算在2017年前藍(lán)牙設(shè)備的出貨量將累積達(dá)到200億。“SIG全球目前擁有17000家成員公司，在中國(guó)擁有1200家成員，并且以每個(gè)月20%的速度增長(zhǎng)，這也是我們加大3倍的力度投入中國(guó)市場(chǎng)的原因。”
SIG首席營(yíng)銷官卓文泰
YIQesmc
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責(zé)編：Quentin
