無線傳感器網絡被稱爲21世紀最具影(yǐng)響的(de)技術之一,是全球未來(lái)的(de)四大(dà)高(gāo)新技術産業之一,它到底有什(shén)麽優勢創新,又該如何快(kuài)速搭建WSN?
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分(fēn)布式傳感網絡,由大(dà)量的(de)靜止或移動的(de)傳感器以自組織和(hé)多(duō)跳的(de)方式構成的(de)無線網絡,以協作地感知、采集、處理(lǐ)和(hé)傳輸網絡覆蓋地理(lǐ)區(qū)域内被感知對(duì)象的(de)信息。
最終把這(zhè)些信息發送給網絡的(de)所有者,整套方案包括現場(chǎng)無線傳感器、數據轉發網關和(hé)監控主機等必要環節。
圖2 無線傳感器網絡拓撲圖
根據人(rén)類感知功能,無線傳感器大(dà)體可(kě)以分(fēn)爲包括無線氣體傳感器,無線壓力傳感器,無線溫度傳感器,無線溫濕度傳感器,無線液位傳感器,無線風速傳感器,無線流量傳感器等。
而WSN并不是簡單的(de)理(lǐ)解爲利用(yòng)無線通(tōng)信方式多(duō)個(gè)無線傳感器節點進行組網,傳輸采集數據等,WSN具有本身的(de)特性及優勢。
網絡規模大(dà)(節點數量多(duō))
例如:對(duì)森林(lín)、草(cǎo)原進行防火監控、野生動物(wù)活動情況監測、壞境監測往往要布置大(dà)量的(de)無線傳感器節點,布設範圍也(yě)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般的(de)局域網範圍。
布置大(dà)量的(de)無線傳感器節點的(de)優點:
提高(gāo)整體監測的(de)精确度;
降低對(duì)單個(gè)節點的(de)精确要求;
大(dà)量冗餘節點的(de)存在使得(de)系統有較強的(de)容錯性。
圖4緻遠(yuǎn)電子ZM32系列支持Mesh高(gāo)組網性能模塊
自組織網絡
與局部網的(de)布設不同,無線傳感器節點位置布設前不能事先确定(人(rén)員(yuán)随機布設),節點之間的(de)互相鄰居關系也(yě)不能事先确定,因此要求節點具有自組織能力,能夠自動進行配置管理(lǐ)。
緻遠(yuǎn)電子ZM32系列模塊不僅具備星型網絡的(de)簡潔與低功耗,而且兼備Mesh網絡的(de)超遠(yuǎn)距離傳輸能力和(hé)自修複能力,采用(yòng)了(le)即放即用(yòng)的(de)智能路由算(suàn)法,當兩個(gè)節點之間的(de)距離超出通(tōng)信範圍時(shí),隻要在兩個(gè)節點之間加入路由設備,其它任何網絡參數都不要修改即可(kě)恢複通(tōng)信,便于施工安裝。
在混合型網絡中,路由器組成網狀結構,而終端則在其周圍呈現星型分(fēn)布。路由中繼擴展了(le)網絡的(de)傳輸距離,同時(shí)提供了(le)容忍故障的(de)能力,在某些路由出現問題或強幹擾時(shí),通(tōng)信路徑會進行自動調整,以确保信息到達。
圖6 ZM32系列模塊自組網拓撲圖
可(kě)靠性強
無線傳感器網絡具有強于普通(tōng)局域網P2P通(tōng)訊穩定性:
網絡結構可(kě)靠:自組織網、動态性保證基本的(de)信息傳輸正常;
軟件可(kě)靠,信息保密性強。
ZM32系列ZigBee模塊支持AES128通(tōng)信加密和(hé)新設備登錄加密,采用(yòng)非法設備從空中抓包也(yě)無法獲取數據,保障數據傳輸安全。
以數據爲中心
在互聯網中終端、主機、路由器、服務器等設備都有自己的(de)IP地址。想訪問互聯網中資源,必須先知道存放資源的(de)服務器的(de)IP地址。所以互聯網是一個(gè)以地址爲中心的(de)網絡。
而無線傳感器網絡是任務型網絡,在WSN中,節點雖然也(yě)有編号。但是編号是否在整個(gè)WSN中統一取決于具體需要。
ZM32系列ZigBee模塊支持三種通(tōng)信方式:短地址通(tōng)信、可(kě)修改的(de)MAC地址通(tōng)信以及指定數據幀内的(de)某一部分(fēn)作爲地址通(tōng)信,三種通(tōng)信方式可(kě)通(tōng)過AT指令動态切換,滿足客戶不同應用(yòng)需求。
無線傳感器網絡産品相對(duì)于有線産品具有成本低、範圍大(dà)、布設靈活、移動支持等特點,工業無線傳感器網絡産品在力學參數檢測、工業監控、智能電力、礦山安全、醫療健康、環境監測等行業的(de)應用(yòng)一直廣受重視;與此同時(shí),工業無線傳感器網絡産品也(yě)面臨著(zhe)延長(cháng)節點工作時(shí)間、增加通(tōng)信距離、小型化(huà)、标準化(huà)等技術挑戰和(hé)尋找應用(yòng)場(chǎng)景等市場(chǎng)挑戰。
緻遠(yuǎn)電子基于Silicon Labs EFR32MG1B系列無線SoC開發的(de)ZM32系列低功耗、高(gāo)可(kě)靠性的(de)ZigBee 模塊,提供一個(gè)完整的(de)基于IEEE802.15.4标準ISM頻(pín)段的(de)應用(yòng)集成方案。
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