物联网开第二春 ZigBee无线感测网路就定位

       无线感测网路（Wireless Sensor Network；WSN）主要以自然环境物与物之间的讯息联系为基础，可扩及至多元化的周遭环境，是人与实体世界（physical world）互动沟通的最佳化媒介。WSN已成为目前物联网架构重要的内容之一，其中ZigBee无线感测网路相关技术发展也渐趋成熟。

       WSN 主要以感测器节点（Sensor Node）、无线闸道器（Wireless Gateway）、PC／NB以及资料处理中心（Data Server）所构成。WSN藉由具有通讯能力、布建于生活周遭环境的各种微小感测器，感测到目标物的物理或化学变化后，利用随意网路（Mesh／Ad- Hoc Network）将资讯传给另一感测器，再将资讯传输到Wireless Gateway上，进而将资料传给附近的PC／NB，再把资料传输到Internet，让使用者可远端监视控制目标物的变化资讯，并做好相关因应作为。

       由于WSN需要布建大量具有无线传输功能的感测元件，因此整体网路必须具备以下特性：低成本、低耗电、设计弹性高、可用度高、容易布建以及范围广、具有容错功能等。在感测元件上，要符合微细化制程、封装体积小、可编程、可动态组成等特性。因为WSN应用范围广，需要针对不同情境设计出不同的WSN架构，因此并没有固定的基础结构（infrastructure），加上目前传输标准并没有被大厂垄断，有志者均可加入相关开发行列。 
 
       WSN 感测硬体平台负责感测器之间沟通的传输介质，目前以ZigBee为主要骨干，并辅以搭配RFID以扩展应用范围。按照IEEE 802.15.4定义的ZigBee，工作频段可分为一般的2.4GHz、欧洲的868MHz以及美国的915MHz，传输距离不超过75公尺，传输速率介于20kbps～250kbps之间。ZigBee晶片在传输时消耗功率可控制在27 mA以下，待机可降到0.3μA以下，低耗电待机模式下使用2颗3号电池可驱动6个月之久。

       ZigBee 网路拓墣支援星状（Star）、树状（Cluster Tree）、任意型（Mesh）三种网路拓朴，能连接最高网路节点数，可依不同型态的WSN加以弹性灵活运用。另外ZigBee的安全性优势，在于标准定义以128bit AES作为加解密演算法的方式，目前尚未被破解过，加上标准目前仍未被大厂垄断，因此ZigBee在WSN的应用上更显相得益彰。

       Zigbee 以其网路拓墣特性与成本优势，可以作为Wi-Fi以及RFID的中介。目前ZigBee SmartEnergy 2.0标准便已经和Wi-Fi整合，进一步应用在家庭智慧电网（Smart Grid）领域，扩大无线感测网路的整合范围。ZigBee并可结合RFID的识别长处，以达到物品管理、追踪及定位等目的。ZigBee＋RFID标签成本虽然较被动式高，但仍具较长的传输距离（hands-free）、可调整危险区域的感应距离、可传输温度数据、可进行人员与物品定位管理等等。最重要的是，RFID＋ZigBee可同时监控庞大的标签数量。

       目前包括德州仪器（TI）、恩智浦（NXP）、飞思卡尔（Freescale）、爱特梅尔（Atmel）Digi和日本冲电气（OKI）等晶片大厂，都已经推出各类ZigBee晶片解决方案。