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WSN的應(yīng)用及其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

作者: 時(shí)間:2012-03-03 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

  近年來(lái),無(wú)線技術(shù)的爆炸式發(fā)展催生了多種工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)療(ISM)頻帶無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。由于有了這些新標(biāo)準(zhǔn),各種無(wú)線滲透到我們?nèi)粘I畹姆椒矫婷?。毫無(wú)疑問(wèn),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)()便是一種最為受益于這些標(biāo)準(zhǔn)的重要

  我們可以設(shè)想有一位美國(guó)中西部的農(nóng)民正面臨著一個(gè)這樣的挑戰(zhàn):如何對(duì)幾千頭牛的體溫進(jìn)行日常監(jiān)控,以便防止諸如口蹄疫等危及其牛群生存的動(dòng)物疾病發(fā)生。利用無(wú)線技術(shù),在每頭牛的身上安裝一個(gè)帶有無(wú)線發(fā)射器的溫度傳感器,將其體溫讀取數(shù)據(jù)發(fā)射至一個(gè)主端子便可以輕松地克服這些挑戰(zhàn)。這是一個(gè)的簡(jiǎn)單例子,其表明無(wú)線技術(shù)的使用可以節(jié)省大量的時(shí)間和成本。本文將簡(jiǎn)單介紹ISM頻帶和,以及支持它們的一些無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。

  1 工業(yè)科學(xué)及醫(yī)療頻帶概況

  ISM頻帶是無(wú)須授權(quán)、任何人均可使用頻譜的一部分。在ISM頻帶開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的唯一要求遵守這部分頻譜的一些規(guī)定。這些規(guī)定因國(guó)家不同而各異。在美國(guó),聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)負(fù)責(zé)制定這些規(guī)定,而在歐洲“歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所(ETSI)”才是監(jiān)管機(jī)構(gòu)?!癋CC條例”第15部分規(guī)定了美國(guó)的頻帶要求。圖1說(shuō)明了各種頻率和頻帶,并列出了相應(yīng)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)。

  2.4GHz頻帶和幾種1GHz以下頻帶是今天最廣泛使用的ISM 頻率空間。由于2.4GHz頻帶如此的紛繁雜亂,一些產(chǎn)品研發(fā)活動(dòng)正在轉(zhuǎn)向5GHz頻帶——但由于存在有效通信距離問(wèn)題這一趨勢(shì)仍然非常有限。2.4GHz是一種通用頻帶,而分配給低功耗無(wú)線的1GHz以下頻帶在不同國(guó)家存在不同的情況。在美國(guó),最普遍的剩余頻帶為902~928MHz,而在歐洲大多數(shù)無(wú)線通信活動(dòng)都集中在868MHz頻率范圍內(nèi)。

  當(dāng)需要與其他系統(tǒng)通用,以及在不同地理空間中工作運(yùn)行是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題時(shí),我們推薦使用2.4GHz頻帶。使用2.4GHz頻帶的主要缺點(diǎn)是其擁擠的空間,以及由于2.4GHz頻率較差的傳輸特性所帶來(lái)的有限通信距離。

  選擇在1GHz以下頻帶設(shè)計(jì)產(chǎn)品有助于解決在2.4GHz頻帶面臨的一些問(wèn)題;然而,1GHz以下頻帶也存在一些其自身的局限性:

  受限占空比

  無(wú)法實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的互操作性

  不同地理空間工作限制(例如,針對(duì)美國(guó)902~928MHz頻帶設(shè)計(jì)的無(wú)線儀表無(wú)法在歐洲正常工作)

  根據(jù)不同的頻率、目標(biāo)數(shù)據(jù)速率、距離,以及互操作性的理想水平,新出現(xiàn)了幾種工作在ISM頻率空間中的標(biāo)準(zhǔn)。圖1顯示了無(wú)線工程師進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)最常使用的一些標(biāo)準(zhǔn)。

WSN的應(yīng)用及其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

圖1 工作在ISM頻帶的不同無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)

  2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概況

  很明顯,“智能”環(huán)境代表了建筑、公共事業(yè)、工業(yè)、家庭、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)下一個(gè)演變發(fā)展階段。因此,人們對(duì)WSN的關(guān)注度正在穩(wěn)步上升。一個(gè)WSN由許多分布于某個(gè)地理區(qū)域的傳感器組成。


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