在物聯(lián)網(wǎng)概念如日中天的今天，傳感網(wǎng)和RFID常常被人們與物聯(lián)網(wǎng)糾結(jié)到一起并不奇怪。
在Google上搜索“物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作組”， 搜索結(jié)果的第一條就是“物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組成立標(biāo)準(zhǔn)體系框架已形成”，點(diǎn)擊進(jìn)去一看，原來(lái)是傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組成立的消息。更有大眾媒體直白地寫(xiě)道：物聯(lián)網(wǎng)又叫傳感網(wǎng)。似乎傳感網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)的別名。
軍事催生WSN
許多新技術(shù)都是誕生在軍事應(yīng)用中。如同RFID的原理可以追溯到二戰(zhàn)時(shí)空戰(zhàn)的敵我識(shí)別系統(tǒng)一樣，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的誕生則與越南戰(zhàn)爭(zhēng)密切相連。
由于密林和多雨的天然屏障，大大削弱了衛(wèi)星與航空偵察的效果。無(wú)奈之下，美軍從1986年開(kāi)始，在胡志明小道上投放了數(shù)十萬(wàn)個(gè)具有音頻和振動(dòng)感知功能的無(wú)線傳感器，以期建立電子屏障來(lái)切斷越軍的補(bǔ)給線。
這一階段的無(wú)線傳感器除了與偵察機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信外，還不具備現(xiàn)代WSN所具備的節(jié)點(diǎn)計(jì)算功能和節(jié)點(diǎn)間的通信功能。1980年，美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究計(jì)劃局(DARPA)啟動(dòng)了分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目(DSN)，后來(lái)，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)也開(kāi)始資助該領(lǐng)域的研究項(xiàng)目。比較知名的項(xiàng)目有：DARPA支持的加州大學(xué)伯克利分校等25個(gè)研究機(jī)構(gòu)承擔(dān)的SensIT計(jì)劃等。WSN節(jié)點(diǎn)已經(jīng)具備了探測(cè)、計(jì)算和通信功能。
進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，盡管美國(guó)陸軍的沙地直線項(xiàng)目這樣的軍事應(yīng)用仍起著主導(dǎo)作用，但隨著無(wú)線通信、集成電路、傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)等技術(shù)的不斷進(jìn)步，WSN節(jié)點(diǎn)在微型化和成本降低上取得了顯著進(jìn)展，從而在非軍事方面得到日益廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)自組織傳輸成為這一階段的主要特征。
WSN概貌
WSN通常分為WSN節(jié)點(diǎn)和組網(wǎng)技術(shù)兩部分。
WSN節(jié)點(diǎn)是組成WSN網(wǎng)絡(luò)的基本單元。它通常是由傳感、計(jì)算、通信和電源等基本模塊組成的，有的節(jié)點(diǎn)還有位置測(cè)量系統(tǒng)、移動(dòng)裝置或能量產(chǎn)生裝置。
不同種類(lèi)的傳感器將探測(cè)到的相應(yīng)的物理量，經(jīng)過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后，送到處理單元。處理單元負(fù)責(zé)處理本節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，而傳輸單元?jiǎng)t按照相應(yīng)的無(wú)線傳輸協(xié)議與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)。選配的位置測(cè)量系統(tǒng)通常是由多普勒測(cè)距系統(tǒng)擔(dān)綱，移動(dòng)裝置則賦予所在節(jié)點(diǎn)以移動(dòng)功能，而能量產(chǎn)生裝置通常是由太陽(yáng)能、熱電效應(yīng)和振動(dòng)發(fā)電等構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期供電的目的。
盡管都是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，但WSN與無(wú)線局域網(wǎng)還是有很大的區(qū)別。WSN是由部署在監(jiān)視區(qū)域的WSN節(jié)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線通信的方法自組織成網(wǎng)，沒(méi)有固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，也沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不僅有數(shù)據(jù)的處理和傳輸，而且還有感知自然界的數(shù)據(jù)采集功能，甚至還有執(zhí)行功能。
由于體積、成本和電源供給等條件的限制，WSN的計(jì)算、存儲(chǔ)和通信能力較弱，因此，對(duì)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的微控制器(MCU)、嵌入式操作系統(tǒng)、無(wú)線通信協(xié)議等都有特殊的要求。此外，WSN還必須考慮傳感器的失效或者被敵方捕獲帶來(lái)的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和信息安全等方面的挑戰(zhàn)。
WSN不等于物聯(lián)網(wǎng)
事實(shí)上，早在WSN出現(xiàn)之前，傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，比如說(shuō)有多個(gè)溫度傳感器組成、通過(guò)巡檢方式工作的溫控網(wǎng)，再比如具有多種聲、光、電、機(jī)械甚至圖像探測(cè)能力的安防網(wǎng)等。因此，傳統(tǒng)意義上的傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得已經(jīng)很成熟，WSN與之相比無(wú)論是在傳感器節(jié)點(diǎn)還是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上是截然不同的。
今年1月中旬，美國(guó)政府從2005年開(kāi)始在長(zhǎng)達(dá)2000英里的美墨邊境美方一側(cè)修建的電子虛擬圍欄計(jì)劃正式完成。該計(jì)劃耗資高達(dá)67億美元，集中了紅外攝像、振動(dòng)傳感、雷達(dá)等多種探測(cè)手段，以防止偷渡者進(jìn)入美國(guó)。
耐人尋味的是，在相關(guān)的新聞報(bào)道中，沒(méi)有媒體把這個(gè)無(wú)論是投資還是建設(shè)規(guī)模都堪稱舉世無(wú)雙的防入侵系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)或者WSN扯在一起。這對(duì)于我國(guó)一些在報(bào)道中把防入侵系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)三者，經(jīng)過(guò)類(lèi)似“A=B、B=C，則A=C”的演繹，得出防入侵系統(tǒng)就是物聯(lián)網(wǎng)的媒體來(lái)說(shuō)，值得三思。
首先，真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)還遠(yuǎn)需要假以時(shí)日;其次，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議上看，物聯(lián)網(wǎng)與WSN完全不同，這是根本的區(qū)別;第三，從目標(biāo)特征上看，物聯(lián)網(wǎng)探測(cè)的一定是已知物品，而WSN探測(cè)和判斷的更多是未知的人或物。
在網(wǎng)絡(luò)層面上，WSN與物聯(lián)網(wǎng)非親非故，但這并不妨礙大家在技術(shù)層面上的共享。比如說(shuō)，RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，盡管閉環(huán)的RFID應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)完全不是一回事兒。同樣，在物聯(lián)網(wǎng)中，可以在RFID模塊中集成傳感器技術(shù)，從而獲取物品在物流過(guò)程中所經(jīng)歷的溫度、濕度等環(huán)境參數(shù);而在WSN的一些外延應(yīng)用中，也可以把RFID協(xié)議作為無(wú)線通信協(xié)議之一，或者探測(cè)已知物體的屬性，比如說(shuō)，電表查詢等。但這種應(yīng)用更多地是利用WSN進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而弱化了傳感功能。
盡管，WSN、物聯(lián)網(wǎng)、RFID閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)會(huì)用到相同的技術(shù)，但卻不能得出使用相同的技術(shù)的系統(tǒng)都一樣的結(jié)論。這就如同一塊磚頭既可以蓋房，又可以筑路，還可以建橋一樣。
相關(guān)鏈接
美國(guó)沙地直線計(jì)劃
作為美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究計(jì)劃局(DARPA)網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)(NEST)項(xiàng)目的一部分，美軍于2003年8月在俄亥俄州開(kāi)發(fā)了用于戰(zhàn)場(chǎng)探測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目——沙地直線系統(tǒng)。
為該項(xiàng)目研發(fā)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)“超大規(guī)模智能塵埃節(jié)點(diǎn)”。節(jié)點(diǎn)具備探測(cè)、計(jì)算和通信功能，并配置多種類(lèi)型的傳感器。節(jié)點(diǎn)從光、機(jī)械、熱、電場(chǎng)、磁、化學(xué)等6個(gè)方面來(lái)發(fā)現(xiàn)并判斷戰(zhàn)場(chǎng)上的車(chē)輛、武裝人員和非武裝人員，比如說(shuō)通過(guò)磁傳感器對(duì)武器用鐵磁性金屬的探測(cè)，來(lái)區(qū)分被測(cè)對(duì)象是否為武裝人員。傳感器節(jié)點(diǎn)中的多普樂(lè)距離傳感器用來(lái)獲取被測(cè)對(duì)象的位置信息。
沙地直線系統(tǒng)經(jīng)過(guò)飛機(jī)空投大規(guī)模部署在戰(zhàn)場(chǎng)上，構(gòu)成低成本的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)目標(biāo)的探測(cè)、分類(lèi)和跟蹤。一旦一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，便會(huì)經(jīng)過(guò)已經(jīng)建立的無(wú)線路由、通過(guò)相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)迅速將數(shù)據(jù)傳遞給無(wú)線網(wǎng)關(guān);再由無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送到衛(wèi)星、廣域無(wú)線通信網(wǎng)等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，最終傳送到情報(bào)分析中心。(end)
