無線傳感網絡將驅動物聯網發展

　　結合無數具有IP功能的裝置、RFID標簽、無線傳感網絡、機器對機器(M2M)通信、iPhone手機應用程序、空白電視頻段及云端運算，便能夠具體實現物聯網(IoT, Internet of Things)。

　　市調機構Gartner公司最近已將物聯網納入其“炒作周期(Hype Cycle)”報告，這表示該項技術成為大眾媒體的熱門話題且呈現“上升趨勢”。撇開炒作的部分，物聯網技術在許多情況下都已具備商業上的可行性，使數百萬計的人們生活更輕松、更安全，也更環保。

　　
      從2012年起，物聯網將深入嵌入式裝置、數據、帶寬及服務中并成為重要趨勢。我們將在各式各樣不同的創新中，目睹物聯網的第一波浪潮，可能就在我們家中，也可能在辦公室、工廠、倉庫及醫院里，甚至可能在城市公共建設、交通建設及農業中實現。

　　現在，我們已擁有能連接因特網的智能手機、計算機、平板計算機、電視、機頂盒、游戲機、家電、安全系統、智能型電表、個人醫療器件，還有自動販賣機…等等。無數消費類商品內嵌有方便庫存管理用的RFID標簽。在即將到來的物聯網開發浪潮中，我們將看見這些網絡連接裝置彼此鏈接，成為真正的智能型居家、智能型工廠、智能型電網與智能型城市。物聯網專家表示，因特網在2020年之前將可支持約500億個裝置節點。

　　物聯網這個構想，早在因特網初期就已存在。而“物聯網”一詞，則是進入本世紀時才首次出現，當時定義為-裝有RFID之物體所形成的網絡，目的是為了方便識別及追蹤。多年來，物聯網幾經演化，所有能以無線方式連結上網的裝置，都被納入其范疇。這些連結可以是裝置與人(或人與裝置)之間的，也可以是M2M。因此時至今日，物聯網與無線傳感網絡幾乎已成為同義詞。

　　無可否認，某些物聯網應用的確存在著一種“酷元素”。想想看，有一大堆Apple iPhone應用程序都能讓用戶以觸摸方式，從遠程監視并控制安全、空調及照明系統。Verizon、Cisco與Google也都各自提出了自己的無線家庭網絡計劃，而IBM也著手發展多種物聯網解決方案。Google去年的Android@Home技術展示獲得了不少媒體關注，該技術是利用Android智能手機，來控制以Synapse的SNAP網狀網絡協議為基礎所構建而成的無線LED照明網絡。

　　一般來說，無線傳感網絡的應用可依傳輸范圍及傳輸速率來分類：

　　家庭局域網的傳輸范圍相對較小，但支持中至高傳輸速率。而其應用包括安全系統、照明及空調控制及居家多用途監控系統等。

　　工業控制與工廠自動化部分，則使用距離約數公里的中等無線傳輸范圍，以及低至中的傳輸速率。

　　城域網和公共建設方面的應用，比如橋梁監控、鐵路及交通燈等，都需要大范圍的無線網絡，通常超過數十公里，并搭配低傳輸速率。廣域傳感器網絡也可應用在某些特殊地方，例如追蹤牲畜和感應森林火災等。

　　Wi-Fi具有高傳輸速率，雖然在居家環境中已無所不在，但他是相對較昂貴且耗電的傳輸協議。Sub-GHz和ZigBee協議其實更適合家庭自動化。另外業界對于以6LoWPAN(IPv6低功率無線個人區域網絡)類型的IP為基礎的協議棧來處理家庭局域網絡的方式，也越來越受歡迎。

　　在中等傳輸范圍的工業市場中，我們將看到WirelessHART技術在傳感器網絡用的2.4 GHz帶寬被持續運用。WirelessHART對工業控制來說極具魅力，因為他具有自我修復網狀網絡架構，可支持“五個九”可靠性標準。

　　大范圍的無線傳感網絡則帶來了一個有趣的挑戰，而這個挑戰將由一種突破性技術來克服，這種技術就叫電視空白頻段(TV white space)-在某些地區，模擬電視頻段已不再使用，故可做為空頻段讓無線傳輸服務使用。電視空白頻段提供了絕佳的傳輸范圍和傳輸速率，速率可達16Mbps，距離可至10公里，以至于有些人將之稱為專為農村寬帶設計的“超級Wi-Fi”(Wi-Fi on steroid)。由于電視空白頻段是免費頻段，所以對主要服務供應商和物聯網技術創業者來說，都極具吸引力。

　　位于英國的新公司Neul(法文的“云”)是個值得注意的電視空白頻段技術先驅。Neul極富遠見的解決方案，是利用鄰近數字廣播的空白頻段(亦即在400至800MHz范圍內的無執照無線電頻段)來進行M2M通信。目標應用包括智能型電表、資產追蹤、銷售點終端(POS)及家庭自動化等。電視空白頻段網絡確實可施行，他是進行中的技術，而歐洲和美國都已進入試驗階段。

　　沒有一種無線技術能提供萬靈丹給物聯網。每種技術都將依據不同的傳輸范圍、傳輸速率和成本需求，分別服務不同的應用。令人振奮的好消息是，物聯網所用的基礎元素已經上市：納安電流等級(nano-amp)省電型單片機和無線MCU、低功耗RF器件，以及MEMS和以CMOS為基礎的傳感裝置，可用來檢測壓力、移動、溫度、濕度和燃氣。若無線傳感器無法由電力線供電，又不可能使用電池時(通常發生在大范圍的公共建設應用上)，能量收集技術便能派上用場，以提供持續性的電力來源。

　　無線傳感網絡的急劇成長和物聯網解決方案，將驅動網絡上的大量數據流通，因此需要更大的帶寬，并擴展云端運算。無線傳感網絡是我們生活中不可或缺的一部分。各式各樣IP功能的傳感器，正開始通過無線技術，以一種有意義的方式彼此連結。迅速崛起的無線、傳感及信號處理技術的匯聚，終將使物聯網成真。