無線網狀網 Zigbee RFID三種技術分析

2021-10-16 13:25:38 字數 4227 閱讀 3239

而今,網路技術的發展讓這一預想有機會得以實現:無線網狀網(又稱為自組織網路)可以構建多點對多點的網路架構、zigbee技術完成定位感知系統、rfid技術則負責部署網路的資訊節點,這三者的融合將實現乙個無所不在的資訊網路。網路技術的發展已經改變了人們的生活,很多人要問:讓網路無處不在是乙個夢想嗎?在不遠的將來,我們能利用無線網狀網、zigbee、rfid技術實現嗎?那時,它又會以怎樣的姿態呈現在我們面前呢?

自組織網路(adhoc)支援多點對多點的網狀結構,它在組網與選路等特徵上與傳統無線網路存在著明顯的區別。在自組織網路中,每個節點只和其臨近節點通訊,從乙個節點發出的資料報將根據相關協議的配置逐跳(hop)傳遞到目的節點,這種結構與傳統點對多點網路結構相比具有較多的優勢。

可靠性提高:在相距較遠的節點間通訊時,資料報將通過多個節點的**,逐步傳遞到目的節點。例如,如果乙個終端距離接入點較遠時,訊號將通過距離較近的另外乙個終端將訊號**給接入點,這樣一來,無線鏈路長度將被縮短,對天線的傳輸距離和效能要求以及所需發射功率也將降低,從而減少了訊號間干擾。另外,自組織網路中的每台裝置都可直接通訊,或者通過網路的**而連線到其他裝置。這種網路免去了昂貴的蜂窩塔的需求,同時也免除了由於通訊鏈路集中而造成的傳輸瓶頸,因此,網路的傳輸速率和頻率利用率都非常高。

衝突減輕:自組織網路可以較大程度地減輕業務執行時發生衝突。這是因為鏈路為網狀結構,每個節點可使用的鏈路數大大增加,且每個網路節點都具有選路功能,如果其中的某一條鏈路出現了故障,節點便可以自動轉向其他可選鏈路進行接入,因而減輕了業務執行時發生衝突的可能性,例如,雨天會給無線鏈路的功率造成一定的衰減,但是天氣的影響是區域性的、有方向性的,通常同一方向的可選路由或可選鏈路處於這種天氣條件下的機率要大於方向相差較大的可選路由或鏈路,因而呈鈍角關係的路由或鏈路受到這種天氣因素的影響便會大大降低。

簡化無線鏈路設計:相比星形網路,自組織網路在無線鏈路的設計上也有所簡化。

維護方便:自組織網路簡化了網路的維護與公升級,如前所述,每個節點有多條可選路由,其中某一鏈路或路由被切斷時並不會影響到業務的正常執行,因而區域性地區的公升級與擴容將不會影響到整個網路的執行,方便了網路的維護與操作。再有,自組織網路可以自行建網,這意味著系統中任何乙個通訊裝置在開啟電源後,將自動搜尋、發現和加入現有的網路,各通訊裝置間的路由和鏈結將隨之自動形成。並且,該網路系統可以在任何地點,不依靠任何其他的移動和固定通訊網路裝置,迅速地被建立。例如可以在建築物內、隧道中,以及偏遠地區建立該網路系統。

在無線網狀網架構基礎上,為了增強網路的資訊採集和獲取能力,融合了感測器技術、資訊處理技術和網路通訊技術的定位感知技術應運而生,進而成為無線感測器網路。它是由大量感測器結點通過無線通訊技術自組織構成的網路,可實現資料的採集量化、處理融合和傳輸應用是網路環境中的重要組成部分之一。在不考慮使用者個人隱私問題的前提下,如何動態獲取使用者的位置資訊,而且得到的位置資訊必須能夠達到一定的精確度,一般誤差控制在幾厘公尺以內;如何為使用者積極主動地提供各種所需服務,這些都是定位感知系統必須能夠實現的功能。

可以想象,定位感知系統必須是定位系統與位置系統兩者的緊密結合,使用者每移動到乙個新的位置,系統必須能夠實時進行精確定位,然後確定這一特定位置的物件集資訊。利用這些資訊,定位感知系統能夠積極主動地向使用者廣播所能提供的各種資訊,從而使使用者能夠有效地選擇自己所需要的資訊。

作為一項基於ieee802.15.4無線標準的安全網路技術,zigbee有希望讓無線感測器出現在各種應用中:從工廠的自動化系統到家庭保安系統和消費電子產品。在最近才得到批准的802.15.4標準配合下,zigbee將普通小型電池的使用壽命延長到了幾年時間。人們**,zigbee裝置還將十分便宜,一些人估計,它的銷售**最終不到3美元。以如此之低的**,它們將會非常適用於無線電燈開關、無線調溫器和煙感探測器,成為包圍辦公室、家庭和交通工具的無線裝置的流行趨勢,而建立自動化傳輸房門、水表、攝像、自動售貨機和火警等系統資訊的資料網路將成為其最大的市場空間。

zigbee的基礎是ieee802.15.4,這是ieee無線個人區域網(personalareanetwork,pan)工作組的一項標準。802.15.4的mac層基於802.11無線lan標準,但是它的物理層與流行的802.11b物理層相似。它可工作於三個不同的波段,每個波段都提供了一種不同的峰值資料速率。不過多數應用僅使用峰值速率的一部分。例如,時鐘每週才查詢一次ntp(網路時間協議)伺服器,而安全措施良好的建築物中防盜警報可能若干年都不傳輸乙個資料。由於zigbee的傳輸較少,因此它對已使用同一頻率的其他無線技術的干擾非常小。

有了無線網狀網,同時構建了無線定位感知系統,再加上rfid的小小標籤,我們或許就可以享受無所不在的網路服務了,然而rfid能否為普適計算找到大眾應用的切入點呢?我們不妨試想一下,如果將手機做成rfid的閱讀器,那麼它的用途將會有多大?另外,rfid的大規模商用時代到來,會給我們帶來什麼。

rfid(無線射頻識別,radiofrequencyidentification)是一種非接觸式的自動識別技術。最簡單的rfid系統由標籤(tag)、閱讀器(reader)和天線(antenna)三部分組成----在實際應用中還需要其他硬體和軟體的支援。其工作原理並不複雜:標籤進入磁場後,接收閱讀器發出的射頻訊號,憑藉感應電流所獲得的能量傳送出儲存在晶元中的產品資訊(passivetag,無源標籤或被動標籤),或者主動傳送某一頻率的訊號(activetag,有源標籤或主動標籤),閱讀器讀取資訊並解碼後,送至**資訊系統進行有關資料處理。

rfid技術無疑給構建無所不在的網路帶來一次革命機遇。rfid可以為每一件貨品提供單獨的識別身份,然後透過無線資料傳輸讓計算機網路隨時掌握各式各樣貨品的詳細資訊。這樣在商品從生產、運輸到銷售的過程中,**商、商家和使用者都可以從這些重要的資料中受益(例如,商家和**商實現點對點的資訊交換,從而使採購、倉儲、配送過程更加便捷,同時也方便了使用者)。另外,網路使用者只需將手機等手持裝置接近rfid標籤,就可以快速讀取標籤的**和內容,手持移動終端可以隨時接入網際網路,並利用讀出的標籤**在移動電子商務服務平台中迅速查詢相關的資訊,並將結果顯示在移動終端螢幕上,以此為使用者帶來各種各樣的便利服務。例如,它可以為你提供商品資訊服務,你還可以把讀取的商品**傳送給移動電子商務服務平台,然後會得到許多相關資訊,如可以告知你附近的商店同類商品的**以進行比較判斷該商場的**是否合理。

無線通訊網路技術發展迅猛,前景廣闊,但有些問題仍困擾著我們,比如各種嵌入式小器件的發明與應用、各種定位技術的設計與改進、rfid標籤自身成本較高、如何保證購買者的個人穩私、標準能否統一等問題。

可以**:無需維護、具有無限生命週期的無線感測網路與rfid、無線網狀網結合在一起,將實現高效及時的關鍵資訊提交。但我們同時要了解的是,無線感測器網路不同於傳統的無線網路(如wlan和蜂窩移動**網路),除了少數節點以外,大部分節點都無法時常更新電源,因此設計有效的策略延長網路的生命週期成為無線感測器網路的核心問題。

研究初期,人們一度認為成熟的internet技術加上ad-hoc路由機制對感測器網路的設計是足夠充分的,但深入的研究表明:感測器網路有著與傳統網路明顯不同的技術要求,前者以資料為中心,後者以傳輸資料為目的。為了適應廣泛的應用程式,傳統網路的設計遵循著端到端的邊緣論思想,強調將一切與功能相關的處理都放在網路的端系統上,中間節點僅僅負責資料分組的**。對於感測器網路,這未必是一種合理的選擇。一些為自組織的ad-hoc網路設計的協議和演算法,未必適合感測器網路的特點和應用的要求。節點標識(如位址等)的作用在感測器網路中不十分重要,因為應用程式不怎麼關心單節點上的資訊;中間節點上與具體應用相關的資料處理、融合和快取卻顯得很有必要。在密集性的感測器網路中,相鄰節點間的距離非常短,低功耗的多跳通訊模式節省功耗,同時增加了通訊的隱蔽性,避免了長距離無線通訊易受外雜訊干擾的影響。這些獨特的要求和制約因素為無線感測器網路的研究提出了新的技術問題。

更嚴峻的問題是時鐘同步,顯然,無所不在的資訊網路對時鐘同步的要求明顯高於傳統的無線網路。它與實際的物理環境聯絡密切,所以必須採用物理時鐘同步,無法使用相對簡單的邏輯時鐘。而無線感測器要求必須採用低能耗工作,時間同步的資料交換受到限制,同時無線媒介連線方式不可靠,ad-hoc網路不易用傳統的時間同步方法。

儘管難題重重,但微電子技術、計算機技術在不斷發展,微處理晶元的網路功能會得到進一步加強,智慧型感測器和無線通訊網路的結合也會更加容易。應用高效能的嵌入式處理器之後,資訊網路的功能也會越來越強,而成都億佰特電子科技****是一家專注於物聯網通訊的高新企業,擁有數百項自主研發產品,並獲得客戶的一致認可。公司擁有強大的研發技術實力,具備完善的售後體制,為客戶提供完善的解決方案和技術支援,縮短研發週期,減少研發成本,更為全新的產品研發思路提供乙個強大的平台。在高速發展的物聯網今天,億佰特也將略盡綿薄之力,使其進步。因為我們相信,在不久的將來,人類周圍將是無所不在的網路。

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