科技日報:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)專(zhuān)利分析
來(lái)源:    發(fā)布時(shí)間: 2010-06-25 10:41   1899 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
信息革命的第三次浪潮正悄然來(lái)臨并將最終改變社會(huì )、企業(yè)、社區和個(gè)人生活的方式。這次信息革命既是大家熱論的物聯(lián)網(wǎng),也是新一代互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)處不在計算模式的最新版本。為使物聯(lián)網(wǎng)能達到全球互聯(lián)和隨時(shí)隨地與任何人和物通信的能力,物聯(lián)網(wǎng)涉及非常廣泛的信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)。其中無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)技術(shù)備受關(guān)注。

  無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )一般是由在空間分布的和獨立的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)組成的。節點(diǎn)包含有傳感器來(lái)監控節點(diǎn)的物理或環(huán)境條件,如溫度、聲音、震動(dòng)、壓力、運動(dòng)或污染物等。每個(gè)節點(diǎn)通常帶有無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器或其他無(wú)線(xiàn)設備通信設備以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把傳感數據傳輸給數據庫和其他用戶(hù)。這樣,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )可以用于數據收集(Data Collection)、目標跟蹤(Object tracking)以及報警監控(Alarm monitoring)等。

  過(guò)去幾年來(lái),國內外無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展和應用取得了很大的進(jìn)展。在家庭自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、樓宇控制、智能計量和電源管理市場(chǎng)等市場(chǎng)尤為顯著(zhù)。同時(shí),無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的標準制訂工作進(jìn)展迅速,大大減少了智能傳感器和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的復雜性。例如,國際電機及電子學(xué)工程師聯(lián)合會(huì )(IEEE)的1451工作組(IEEE 1451)建立了一個(gè)智能傳感器即插即用(plug-and-play)的標準,使所有符合標準的傳感器能和其他儀器和系統一起工作。

  這一系列標準被稱(chēng)為IEEE 1451的智能傳感器(包括傳感器和驅動(dòng)器)接口標準,包括界定不同接口的不同標準用來(lái)連接傳感器和微處理器、儀表系統以及控制異地網(wǎng)絡(luò )。在這些標準中,IEEE 1451.5部分是目前很多研發(fā)活動(dòng)的集中點(diǎn)。IEEE 1451.5部分規定了能使與1451兼容的傳感器和其他設備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊的技術(shù)。

  IEEE目前也正在制定無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)路(即WPAN)的兩個(gè)標準IEEE 802.11和IEEE 802.15。其中,IEEE 802.15.4標準正逐漸被接受成為低速率無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)絡(luò )(LR-WPANs)物理層和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制的標準。另外,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)領(lǐng)域還有兩個(gè)基于IEEE 802.15.4的工業(yè)標準:ZigBee和WirelessHART。ZigBee是一種作為一個(gè)開(kāi)放的全球標準而制定的無(wú)線(xiàn)技術(shù),是為解決低成本、低功耗無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的特殊需求開(kāi)發(fā)的。該標準充分利用IEEE 802.15.4的無(wú)線(xiàn)收發(fā)器物理層規范,并采用在全球均可經(jīng)營(yíng)而無(wú)需特殊許可的頻率范圍:2.400—2.484千兆赫,902—928 兆赫和868.0—868.6兆赫;WirelessHART是另一個(gè)由HART通信基金會(huì )開(kāi)發(fā)的開(kāi)放標準的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。該協(xié)議采用了時(shí)間同步、自我組織和自我修復的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )結構。該協(xié)議目前支持通過(guò)使用IEEE 802.15.4標準的無(wú)線(xiàn)電媒體并在2.4GHz ISM波段操作。

  此外,其他行業(yè)標準和專(zhuān)有系統也可能作為用于實(shí)施無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的選擇。例如,EnOcean是在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的無(wú)線(xiàn)通信系統,也被認為是可能用在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的一種技術(shù),但它并沒(méi)有經(jīng)任何公認的標準化機構進(jìn)行標準化。而Z-Wave是為家庭自動(dòng)化設計的無(wú)線(xiàn)通訊專(zhuān)有標準,特別針對在家用和輕型商用環(huán)境中的遙控應用。該技術(shù)采用低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)器嵌入或裝到家庭電子設備和系統中,例如照明系統、家庭訪(fǎng)問(wèn)控制系統、娛樂(lè )系統和家用電器。這項技術(shù)已被Z-Wave聯(lián)盟標準化。Z-Wave聯(lián)盟是一個(gè)國際生產(chǎn)廠(chǎng)商之間的聯(lián)盟,負責協(xié)調Z-Wave產(chǎn)品和設備的兼容性。

  同時(shí),一些現有的標準也正在被修改以適應無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。例如,基于IEEE 802.11標準的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)標準、稱(chēng)作WiFi標準、被加入了一種支持低功耗的版本——所謂的低功率WiFi,以用于實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。

  美國專(zhuān)利局的數據顯示,在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)技術(shù)方面,美國擁有最多的已授權的專(zhuān)利,日本其次,加拿大、韓國和法國隨后。同時(shí),美國也擁有最多的已公開(kāi)的專(zhuān)利申請,韓國其次,日本、瑞典和臺灣隨后。美國頒布的專(zhuān)利總數依然逐年增加,2009年頒布的專(zhuān)利是2005年的兩倍以上,這表明無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的研發(fā)活動(dòng)在近幾年十分強勁。

  如將美國專(zhuān)利分布狀況按照公司來(lái)分析,在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)上領(lǐng)先的15個(gè)頂級公司分別是:思科(Cisco)、愛(ài)立信(Ericsson)、費希爾羅斯蒙特(Fisher-Rosemount)、通用電氣(GE)、霍尼韋爾(Honeywell)、IBM公司、英特爾公司(Intel)、微軟公司(Mircosoft)、摩托羅拉(Motorola)、NEC公司、諾基亞公司(Nokia)、飛利浦公司(Philips)、三星公司(Samsung)、西門(mén)子公司(Siemens)和索尼公司(Sony)。其中,諾基亞公司擁有的已授權的美國專(zhuān)利數量最多,摩托羅拉、英特爾和微軟緊隨其后;三星公司擁有的已公開(kāi)的美國專(zhuān)利申請數量最多,隨后是霍尼韋爾、微軟、摩托羅拉和NEC公司。另外,值得注意的是,IBM公司是目前在物聯(lián)網(wǎng)方面全面領(lǐng)先的公司之一。

 

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