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支持M2M应用的无线网络技术及发展
http://www.cww.net.cn   2009年9月23日 14:19    移动Labs    

    但即便UWB面世,它也不可能马上取代蓝牙,因为蓝牙已经存在多年,在成本上UWB无法与它竞争。故UWB早期的主要应用估计只是作为一个480Mbit/s无线USB端口,用来连接PC与外围设备(如打印机或显示器等),要取代蓝牙大约还要等5到10年。鉴于此,Intel在成立MBOA的同一天收购了蓝牙芯片公司Mobilian。Intel声称,它今后要推出的Centrino2平台将包括蓝牙和三种类型的WiFi。

    4、ZigBee

    虽然蓝牙和WiFi都可以用于监视和控制,但它们原本都是为其它应用设计的。以往802标准的技术中没有一个是为遥测而设计的,研究重点始终放在提高速度上,高了还要高。为此,802.15工作组为遥测专门设计了一种无线电技术,编号为802.15.4。它不提供WiFi那样的高速率,也不提供蓝牙那样的QoS。它的目标是芯片功耗低、成本低(仅几美元一个)。像蓝牙一样,802.15.4也采用抗干扰性好的跳频技术。与蓝牙不同的是,由于采用了ZigBee轻量选路协议,它还能够形成全网状网,不需要接入点。开发802.15.4产品的厂商还成立了ZigBee联盟,它的作用与WiFi一样,所以现在知道ZigBee的人比知道802.15.4的人还多。

    802.11是面向基础设施的,蓝牙是面向移动电话的,而ZigBee是面向网络的。ZigBee可能会成为802.15技术中最重要的一个,但它所形成的网状网如何适配于现有网络目前还是问题。预计包含ZigBee的第一批器件将是可以遥控的荧光灯泡,2004年底可以提供。灯开关是可移动的,人在暗处的任何地方都可把灯打开。这种应用可能很受消费者欢迎,但企业感兴趣的将是传感器。企业应用需要很好的安全性。ZigBee现在还没有完整的规范,估计规范中将包括针对不同应用的不同级别的安全性。

    除了安全性以外,ZigBee还存在一些其它问题。其中之一是物理层不统一,IEEE定义了两种类型的802.15.4,分别在900MHz和2.4GHz频段上提供不同的数据速率(40kbit/s和250kbit/s)。ZigBee协议将在这两种物理层上运行。为了让ZigBee芯片做得很小、很便宜,厂商和用户必将在两种物理层中选择一个。ZigBee的第三种物理层可能是UWB,但这是一个长远目标,至今尚未标准化。UWB的主要优点是功耗比,802.15.4还低,允许器件不用电池。有人预测,UWB网状网最终将由“智能尘粒”组成,这是一种精微无线电,它通过纳米技术风车或光电池产生能量。UWB网状网的应用潜力是很大的,美国军方已经在测试UWB在遥测方面的应用,现在主要问题是成本,目前低速低功率的UWB芯片组价格至少为20美元。而ZigBee的价格目标仅几美分。当然,目前还不能做到这一价位,所以ZigBee在短期内还不可能便宜到包含在可随意处置的物体中。这就是为什么第一批遥控灯泡将是能量效率高的荧光灯泡,它比白炽灯泡的使用时间长大约10倍。ZigBee联盟相信,ZigBee芯片将像微处理机一样无所不在,其应用将远不止遥测遥控。

    图1是WiFi、蓝牙和ZigBee三种无线网的网络结构示意图。在WiFi网中,每一WiFi器件直接连接接入点,接入点再使用以太网通过有线接至企业网。在蓝牙网中,蓝牙器件都接至起中继作用的另一无线器件(通常是一部手机,用作集线器)。在ZigBee网中,所有ZigBee器件都能转发彼此的业务,完全旁路有线网络。

    图1WiFi、蓝牙和ZigBee三种无线网的网络结构

    5、无源RFID

    无源RFID是比ZigBee更小、更便宜的无线电技术,现在已经存在。由于它们自身不含电源或处理器,无源RFID标记不能启动传送或中继彼此的业务。只有当它们进入RFID阅读器的电磁场范围内才被激活。

    无源RFID本身并非新东西,成千上万的建筑物使用RFID接入卡,数百万辆汽车使用附着在挡风玻璃上的RFID标记来付过路费。但有两件事情是新的,一是无源RFID的成本已经降到标记可以随意贴的程度;二是新的标准已经推出。一个价值10美分的无源RFID标记使用电子产品码(EPC)可以存储对某一物体的完整描述。EPC是基于可扩展置标语言(XML)的一种用来描述物体的标准。

    但是,现在很少有企业急于在每件东西上贴上无源RFID标记。这是因为虽然标记很便宜,但阅读它们和处理信息所需的基础设施并不便宜。无源RFID阅读器的覆盖距离与蓝牙相同,故被跟踪的物体必须在阅读器附近。一种做法是把阅读器放在建筑物的每一入口或出口,再用ZigBee把它们连接在一起。另一种做法是使用移动阅读器,它通过WiFi转发库存数据或把数据存入存储器。

    目前对无源RFID的用途和潜力存在估计过高的现象。在美国使用无源RFID最多的是Wal-Mart,它要求其供货商到2005年在所有进货上贴上RFID标记。但这也就影响其100家最大的供货商,只在纸板箱和货柜上使用标记。在货架上的每件产品在可预见的将来不会使用RFID标记。

    表l是对上述四种无线技术的简单比较。

    无线技术

    优点

    缺点

    节点成本

    WiFi(802.11b、a和g)

    使用现有网络,高速率、前向后向兼容

    高功耗、协议开销大、需要接入点

    约20美元

    蓝牙

    目前用量很大、对语音最优

    以移动电话为中心,每网最多8个节点

    低于5美元

    ZigBee(802.15.4)

    低功耗、可选路的网状网,无需接入点

    目前还没有产品,预计的成本和时间表可能不切实际

    50美分(预计)

    无源RFID标记

    成本很低、无功耗

    无处理能力,需要阅读器和数据存储器

    5-50美分

    6、802.15标准

    短距离无线技术原本是为支持个人域网(PAN)而开发的,PAN由个人携带的电子小器具组成。但是IEEE和其它工业组织相信,它们的潜力远远不止于此。IEEE802.15工作组正在定义以下几种不同的短距离技术,其中有的已经超出了个人范围。

    802.15.l本质上只是蓝牙低层协议的一个正式标准化版本。大多数标准制定工作仍由蓝牙特别兴趣组(SIG)在做,其成果将由IEEE批准。原始的802.15.1标准基于蓝牙1.1,在目前大多数蓝牙器件中采用的都是这一版本。新的版本802.15.1a将应于蓝牙1.2,它包括某些QoS增强功能,完全后向兼容。

    802.15.2是对蓝牙和802.15.1的一些改变,其目的是减轻与802.l1b和802.1lg网络的干扰。这些网络都使用2.4GHz频段,故如果想同时使用蓝牙和WiFi的话,就需要使用802.15.2或其它专有方案。

    802.15.3也称WiMedia,旨在高速率。最初它瞄准的是消费类器件,如电视机和数码照相机等。其原始版本规定的速率高达55Mbit/s,使用基于802.11但不兼容的物理层。后来多数厂商倾向于802.15.3a,这是使用UWB的MBOA的物理层,速率高达480Mbit/s。打算生产802.15.3a产品的厂商成立了WiMedia联盟,其任务是对设备进行测试和贴牌,以保证标准的一致性。

[1]  [2]  [3]  编 辑:高娟
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