资策会_打造多元化的无线感测网路环境VIP免费

第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页打造多元化的無線感測網路環境作者：劉永之/資策會網路多媒體研究所本文將以ZigBeeWSN骨幹裝置為核心，介紹兩種結合IP網路的ZigBee交換裝置。兩種裝置各自有不同的系統，以及不同的適用情境。然而兩種裝置對於架設多元化的無線感測網路環境，皆有著相當重要的地位。前言在無線感測網路的技術領域中，與傳統無線通訊解決方案最大的區別，就在於標準化。在傳統的無線通訊解決方案中，各家的產品缺乏共通標準，只能與自家的產品互動。不同產品之間產生的干擾問題也時有所聞。無線感測網路的標準化，以及認證制度的推行，使得廠商有一個可以依循的方向。只要依循此一標準設計製造的產品，便可以保證與不同廠商裝置之間的相容性。傳統的無線通訊解決方案，通訊端與接收端必須維持在無線電訊號範圍內。而在無線感測網路技術領域，利用無線感測網路通訊協定的多點傳輸特性，便可依靠低功率的通訊裝置，達到廣域服務面積的目的。無線感測網路通訊協定的標準化，更進一步擴展了無線感知網路的功能性：符合通訊協定標準的裝置，即可利用一個已經建構完成的無線感測網路進行通訊。由於這樣的特性，在無線感測網路的市場中衍生出兩種不同特性的裝置：不具備特定應用程式功能、但可用來架設無線感測網路骨幹的裝置，以及專門為了某些特定目的而開發的無線感測網路應用裝置。WSN應用裝置本身僅需具備通訊協定的存取界面，需要的技術能力比較少。然而WSN骨幹裝置則是需要考慮到現實世界佈建的各種問題，同時需要考慮到各種應用裝置的擴充性，無輪在設計上或是佈建上，都會面臨相當多的挑戰。本文將以ZigBeeWSN骨幹裝置為核心，介紹兩種結合IP網路的ZigBee交換裝置。兩種裝置各自有不同的系統，以及不同的適用情境。然而兩種裝置對於架設多元化的無線感測網路環境，皆有著相當重要的地位。佈建的常見問題任何一種WSN都存在各式各樣的限制。在實驗室中，我們可以很簡單的建構出一個理想的網路，讓網路完全按這我們想要的方式擴張，讓封包按照我們想要的方式傳送。然而，當我們進入現實世界，我們會受到各式各樣的環境因素限制。在大多數的佈建案中，想要完全依靠無線技術來建構一個能夠傳遞資料的感知網路，是一件極端困難的挑戰。在現實世界中基本佈建的規則是：節點的無線訊號範圍必須能夠互相涵蓋。這項要求在開放第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页空間或許很容易達成，但是在複雜空間中，往往會產生各種問題。佈建在室內空間的ZigBee網路，除非是在建築物建造或裝潢的時候就嵌入成為建材的一部份，否則必然是等裝潢完成後才進駐佈建。ZigBee的無線訊號可以穿越木板、玻璃、磚牆、水泥等裝潢隔間材質，但是無法穿越內含鋼骨的結構牆、金屬門、金屬櫃等物體，因此網路連線必定會受到建築結構的限制。舉例來說，房間與房間之間可能受到結構牆阻隔無法直接通訊，必須在房門口附近裝設一個中繼節點；樓層與樓層之間可能會因為承載結構無法直接通訊，需要由外牆、陽台、樓梯等地方架設數個中繼節點。這些問題通常會導致兩種常見的問題：網路傳輸路徑過長導致延遲過高，或是造成一個特別繁忙的瓶頸節點。對於這些佈建限制所造成的問題，最有效率的解決方案就是將網路拆分成數個較小的區塊。每一個區塊可以被視為是一個小型的獨立網路，因此在這些區塊中，比較容易形成『平衡的』網路拓璞。每一個獨立區塊可以被視作為一個叢集(Cluster)。每個叢集會設置一個控制節點，用來作為叢集資料的統一出入口。利用這種方式，可以比較有效率的達成流量分散、降低干擾等功用。然而叢集控制點的設計，變成很重要的關鍵。在某些應用情境中，會將依靠異質網路來作為叢集控制點與叢集控制點之間資料傳輸的通道，亦即叢集控制點本身即是扮演一個橋接器(Bridge)裝置的功用。有相當多的實際案例採用這種方式佈建。佈建的解決方案通常會使用一些現成的轉換裝置，例如RS232-to-Ethernet的轉接器，後端則是連接IP網路。這樣的解決方案相當有效率，然而這種解決方案通常伴隨著潛...