無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)以固網(wǎng)形式的互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用某種特殊方式的傳輸/檢索標(biāo)準(zhǔn)(例如EPC)，構(gòu)成了目的十分明確的網(wǎng)絡(luò)，它實(shí)現(xiàn)〃物物相連〃，這就是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)解決物體〃是誰(shuí)〃(Who)的問題。盡管上述節(jié)點(diǎn)有時(shí)不直接與固網(wǎng)相連，還要借助于其它無(wú)線通信協(xié)議，但終歸是要與固網(wǎng)聯(lián)接的。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(WirelessSensorNetwork)的構(gòu)想最初是由美國(guó)軍方提出的，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究所計(jì)劃署(DARPA)于1978年開始資助卡耐基一梅隆大學(xué)進(jìn)行分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，這被看成是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的雛形。WSN是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸。綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，處理后的信息通過無(wú)線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。具體的來(lái)講，WSN兼具感測(cè)、運(yùn)算與網(wǎng)絡(luò)能力，透過傳感器偵測(cè)周遭環(huán)境，如溫度、濕度、光照、氣體濃度、震動(dòng)幅度等，并由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將搜集到的信息傳送給監(jiān)控者；監(jiān)控者解讀報(bào)表信息后，便可掌握現(xiàn)場(chǎng)狀況，進(jìn)而維護(hù)、調(diào)整相關(guān)系統(tǒng)。由于監(jiān)控物理環(huán)境的重要性從來(lái)沒有像今天這么突出，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已被視為環(huán)境監(jiān)測(cè)、建筑監(jiān)測(cè)、公用事業(yè)、工業(yè)控制、家庭、船舶和運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化中的下一個(gè)發(fā)展方向。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用一般不需要很大的帶寬，但是對(duì)功耗要求卻很嚴(yán)格，大部分時(shí)間必須保持低功耗。由于無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)通常使用存儲(chǔ)容量不大的嵌入式處理器，因此對(duì)協(xié)議棧的大小也有嚴(yán)格限制。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)，是指通過各種傳感和傳輸手段，將現(xiàn)實(shí)世界的信息進(jìn)行自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性、大范圍、全天候的標(biāo)記、采集、傳輸和分析，并以此為基礎(chǔ)搭建信息運(yùn)營(yíng)平臺(tái)、構(gòu)建應(yīng)用體系，從而增強(qiáng)社會(huì)生產(chǎn)生活中信息互通性和決策智能化的綜合性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)由節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)組成的物物相連。對(duì)任何表示物品的識(shí)別和檢索早已有健全的標(biāo)準(zhǔn)。RFID在各種不同頻率上有不同種類，用于物品識(shí)別、檢索和管理的首推超高頻頻段種類(UHF)，其標(biāo)準(zhǔn)雖有幾種，但最重要的是EPC標(biāo)準(zhǔn)。EPC至少包含對(duì)物品標(biāo)識(shí)的編碼、讀寫器與標(biāo)識(shí)物品的電子標(biāo)簽的空中接口以及在網(wǎng)絡(luò)上利用檢測(cè)到的編碼實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的檢索三部分內(nèi)容。這些標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的最核心的內(nèi)容。盡管物聯(lián)網(wǎng)還需要建立一些標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范在運(yùn)用中的各種技術(shù)細(xì)節(jié)，但是物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)與核心的東西已經(jīng)存在，不需要〃重新打鼓另開張〃?；谶@種核心的東西，世界各地的GS1組織已經(jīng)作了很多研究、嘗試和應(yīng)用，建設(shè)著雛形階段的物聯(lián)網(wǎng)。之所以稱為雛形只是因?yàn)樗粔蛲陚?。例如美?guó)、中國(guó)香港、日本的GS1都在努力進(jìn)行物流中的應(yīng)用。中國(guó)科技部的863計(jì)劃中有一個(gè)RFID公共信息服務(wù)平臺(tái)的項(xiàng)目，由北京大學(xué)張世琨領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與中科院等單位聯(lián)合開發(fā)，現(xiàn)在上海張江RFID產(chǎn)業(yè)基地正在試運(yùn)行這一公共信息服務(wù)平臺(tái)。我們今天講發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)就是要在前人已做過大量工作的基礎(chǔ)上將甘#蓋口。兩者的區(qū)別無(wú)線傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)最根本的不同在于它立足一個(gè)地地道道的無(wú)線通信協(xié)議，而且利用傳感器作為節(jié)點(diǎn)，要解決的是物體〃怎樣〃（How）的問題。盡管從WSN得到數(shù)據(jù)有的要通過固網(wǎng)，但那僅僅是傳遞數(shù)據(jù)的一種手段，與WSN本身沒有任何關(guān)系。兩者在網(wǎng)絡(luò)上的不同在于（1）物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是固網(wǎng)，無(wú)網(wǎng)僅僅是補(bǔ)充；傳感網(wǎng)的基礎(chǔ)是無(wú)網(wǎng)，與固網(wǎng)無(wú)關(guān)。（2）物聯(lián)網(wǎng)解決〃是誰(shuí)〃；傳感網(wǎng)解決〃怎樣〃。兩者的區(qū)別甚為明顯。應(yīng)用領(lǐng)域軍事領(lǐng)域。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。美國(guó)國(guó)防部遠(yuǎn)景計(jì)劃研究局已投資幾千萬(wàn)美元，幫助大學(xué)進(jìn)行〃智能塵?！▊鞲衅骷夹g(shù)的研發(fā)。環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)。隨著人們對(duì)于環(huán)境問題的關(guān)注程度越來(lái)越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來(lái)的侵入式破壞。比如，英特爾研究實(shí)驗(yàn)室研究人員曾經(jīng)將32個(gè)小型傳感器連進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州〃大鴨島〃上的氣候，用來(lái)評(píng)價(jià)一種海燕巢的條件。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響，監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，來(lái)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。醫(yī)療護(hù)理。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護(hù)理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無(wú)線傳感器創(chuàng)建了一個(gè)智能醫(yī)療房間，使用微塵來(lái)測(cè)量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢(shì)以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。未來(lái)展望物聯(lián)網(wǎng)，作為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的RFID經(jīng)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)在性能的提高與成本的降低方面有了長(zhǎng)足的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)在物品編碼、識(shí)別、接口、檢索等方面的標(biāo)準(zhǔn)也在日趨完善。中國(guó)科技部、國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)等政府機(jī)關(guān)先后組織了很多RFID發(fā)展計(jì)劃。在食品安全、藥品監(jiān)管等許多重要方面都做過重大部署。各地方政府和企業(yè)也做過很多研究、實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，取得了不同程度的進(jìn)展。發(fā)展和擴(kuò)大RFID應(yīng)用的關(guān)鍵是怎樣打破〃閉環(huán)〃瓶頸，實(shí)現(xiàn)〃開環(huán)應(yīng)用〃。這需要中央和地方政府怎樣逐個(gè)行業(yè)地去融合貫通。如果各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都整合了，那么物聯(lián)網(wǎng)就容易形成。這里有個(gè)〃由零向整〃的發(fā)展過程，這個(gè)〃零〃就是各個(gè)領(lǐng)域，〃整〃就是物聯(lián)網(wǎng)全體。無(wú)線傳感網(wǎng)在世界上已經(jīng)有很多成功的事例。在我國(guó)的應(yīng)用有對(duì)電網(wǎng)的智能控制、湖水的污染監(jiān)測(cè)等案例。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，水平相差甚遠(yuǎn)。以湖水監(jiān)測(cè)為例，用于監(jiān)測(cè)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的成本甚至高達(dá)十幾萬(wàn)元人民幣，根據(jù)面積和設(shè)點(diǎn)的規(guī)模來(lái)看，要達(dá)到要求，一個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目就可能耗資高達(dá)數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)千萬(wàn)元不等。距離實(shí)際部署和應(yīng)用還相差甚遠(yuǎn)。為了推廣無(wú)線傳感網(wǎng)的應(yīng)用，首先要解決高性能、低成本的通用型無(wú)線傳感模塊的研發(fā)。國(guó)外早有這樣的產(chǎn)品。由于早幾年中國(guó)著力發(fā)展RFID，但對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)并沒有足夠重視。與RFID元器件的高性能、低成本相比，無(wú)線傳感元器件的水平還很低下。在這種狀況下，千萬(wàn)不能妄自尊大，自稱在世界上有〃話語(yǔ)權(quán)〃在無(wú)線傳感元器件性能提