前言
(1)无线传感网络的发展历程
早在20世纪70年代,传统传感器就被点对点传输和连接到传感器控制器,形成了传感器网络的原型。我们把它归类为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步,传感器网络也具有获取各种信息信号的综合处理能力,通过与传感器控制器的连接,形成了具有综合信息和处理能力的传感器网络,这是第二代传感器网络。自上世纪末以来,现场总线技术开始应用于传感器网络。人们使用它来建立一个智能传感器网络,使用了大量的多功能传感器,并使用无线技术连接,无线传感器网络逐渐形成。
无线传感器网络是新一代传感器网络,具有广阔的应用前景。它的发展和应用将对人类生活和生产的各个领域产生深远的影响。美国等发达国家非常重视无线传感器网络的发展,IEEE波士顿大学正在努力促进无线传感器网络的应用和发展(Boston Unversity)最近,传感器网络协会成立了(Sensor Network Consortium),有望促进传感器网络技术的发展。除波士顿大学外,该协会还包括BP、霍尼韦尔(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、 L-3 Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。在讨论未来十大新兴技术时,美国《技术评论》杂志将无线传感器网络列为未来第一项新兴技术。无线传感器网络也包括在《商业周刊》预测的未来四大新技术中。在讨论未来十大新兴技术时,美国《技术评论》杂志将无线传感器网络列为未来第一项新兴技术。无线传感器网络也包括在《商业周刊》预测的未来四大新技术中。可以预测,广泛的无线传感器网络是一种不可避免的趋势,它的出现将给人类社会带来巨大的变化。
(二)未来无线传感网络展望
无线传感器网络是一场信息感知和收集的革命,将对人类的生活和生产产生深远的影响.《技术评论》将无线传感器网络列为未来十大新兴技术之一,《商业周刊》也将无线传感器网络列为未来四大新技术之一。广泛使用无线传感器网络是人类社会带来巨大变化的必然趋势。无线传感器网络已成为国际竞争的焦点和制高点,引起了学术界和工业界的广泛关注。
市场调研公司ON World一份报告。预计到2011年,世界市场无线传感器网络(WSN)系统和服务将飞升至80多亿美元,其中工业自动化应用占46亿美元,建筑自动监控应用占25亿美元,城市公共安全和交通应用占3.8亿美元。
一、苏州工业园区优频科技有限公司简介 优频科技有限公司 (URadio Systems Co.,Ltd.) 是一家专业从事无线网络芯片及相关产品研发设计、生产销售的高科技企业。公司位于苏州工业园国际科技园,在波士顿设有研发中心。该公司的核心技术人员在美国经过多年的研发Wi-Fi、RFID定位技术,产品化成功。 优频科技已成为中国第一家自主研发无线局域网实时定位的公司。
主要产品包括无线局域网系统芯片(Wi-Fi SoC)、无线局域网实时定位系统(Wi-Fi RTLS)、无线局域网模块 。核心技术产品频芯一号无线局域网系统芯片具有现有无线局域网、超低功耗、高集成度、高定位精度等特点。基于芯片,我们开发了无线局域网实时定位系统、超低功耗、超高性价比的无线局域网模块等无线网络产品。
公司采用世界上最先进的无线网络技术,从本质上提高了无线网络产品的性能。公司的产品成本远低于国外同类产品,各项技术指标在同类产品中处于行业领先地位,将无线网络技术延伸到社会各个领域。优频技术定位标签被评为2008年中国RFID十大行业最具影响力的创新产品。
公司拥有由美国无线网络技术专家、系统应用专家和中国芯片网络行业技术精英组成的一流技术团队。公司在职人员 90% 本科以上学历,包括博士 、硕士占总数的50%,还有很多技术顾问。
二、 苏州优频科技Wi-Fi无线传感网络
(一)比较几个无线传感器网络
大多数无线传感器网络使用ZigBee、IEEE802.15.4.节能无线网络规格。802802在中国已经相对流行.15.4标准和ZigBee网络比较,WiFi /IEEE 802.11b/g在设备相互操作中具有明显优势,技术更加成熟。这种基于IP网络技术可以非常方便地实现与已安装在企业和家庭中的网络无缝连接,而且还应具有更好的安全性,ZigBee这些要求目前还不能完全满足,尤其是在WiFi /IEEE 802.11b/g已经很受欢迎的地区。
1、ZigBee传感器网络
ZigBee技术已经在WSN该领域得到了广泛的应用。但从长远来看,Zigbee节点管理安全、技术成熟、QoS特性、设备互操作性等方面都不如Wi-Fi。 另外,基于ZigBee和IEEE802.15.即使制造了相应的芯片,也能应用的市场也非常有限。
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2、Wi-Fi传感器网络
通常的Wi-Fi产品耗电量大,但我们采用了全新的电源管理技术,实现了超低的电池功耗,因此可以允许WSN利用Wi-Fi满足一般网络需求的优势。
Wi-Fi现有的传感器网络可以使用Wi-Fi 网络,有无线LAN任何接入点都可以成为传感器网络区域,这将大大节省硬件成本。同时,因为无处不在Wi-Fi网络提供的架构使Wi-Fi传感器具有设备互操作性好、安装快等优点,有利于投资回报(ROI)和总成本(TCO)利益最大化。
3、RFID传感器网络
RFID传感器的原理是通过传感器发出的短波信号激活电子标签,传感器可以检测到存储在内的数字调整信号。每个电子标签都有一个数字可以改变。因此,不同的物体可以通过识别电子标签来识别。与其它无线传感器网络相比,RFID传感器网络不能基于原始网络,需要重建新的网络设施和独立的读写设备,也没有定位等应用功能。
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WiFi与RFID比较传感器网络的特点
WiFiRFID
1无线局域网非常流行,很多地方都有无线局域网,不需要安装接入点(AP)读写器需要安装
2无线局域网是国际通用标准,可以在世界各地使用不同的制造商
3.定位等应用功能不准确
4双向数据传输量大,可达11Mb/s几十Kb/s
5.数据传输距离远,可达1000米甚至100米以下
(二)、Wi-Fi传感器网络的特点和优点
随着无线网络的快速发展,802.标准已迅速成为发展的主流方向,WiFi酒店、家庭、店、家庭、办公楼、医院和各种商业设施中的应用越来越广泛。来自IDC数据显示,超过一半的美国公司成立于2006年WiFi网络,而ABI Research预计2010年40%以上的美国家庭也将安装WiFi网络。
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无线城市的概念风靡全球, 到2010年,全球将有1500个无线城市。全国21个省市无线城市的部署也在中国展开, 目前,北京、上海、天津、武汉、杭州、深圳等城市都有不同规模和程度的无线网络覆盖计划。在中国,WiFi基础设施随处可见,许多地方可以使用无线LAN港澳城市的区域(热点)更是如此。
去年香港特区政府预算2.1亿港元WiFi网络, 今年头两个月,香港新增了1000多个公众WiFi总400多个热点, 涉及公共图书馆、体育场馆、文化娱乐中心、就业中心、社区大厅、大型公园和政府大楼。根据电信管理局的最新数据,香港有5000多名公众Wi-Fi2009年年中,香港将成为世界领先的无线城市,为世界领先的无线城市。
在无线市场快速发展的背景下,无线市场的建设将带来无线应用的热潮,Wi-Fi传感器网络将凭借其自身的优势(如下图所示)获得巨大的市场发展空间,占据传感器网络的绝大多数市场份额。
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1、Wi-Fi传感器网络特性
l 利用现有的802.11基础设施,大大降低成本
WiFi现有的无线传感器网络可以利用WiFi部署和实施网络资源WSN它将节省大量的硬件成本。此外,没有必要考虑与其他设备的互操作,市场上出现了各种其他设备WiFi该设备增加了该技术的易用性,有助于项目实施者缩短开发周期。再加上行业已经在了WiFi它积累了丰富的网络知识,可以应用WSN有助于投资回报(ROI)和总成本(TCO)利益最大化。
l 有足够的安全性
基于IP为了与企业网络无缝连接技术。因此,优秀的WSN方案要有足够的安全性,ZigBee不能满足这些要求,只能做到WiFi, WiFi能够采用WPA和WPA提高2的专业验证能力WSN网络数据安全。
l 超低功耗,有效的电源管理功能
通过有效的激活/休眠状态转换模式和系统电源管理,可以实现低功耗WiFi无线传感器方案WiFi无线传感器网络推出的产品可以保证电池供电5年以上(具体数量取决于不同应用的采样频率)。
2、Wi-Fi传感器网络的扩展功能
l 实时定位功能
基于添加新的定位方法WiFi准确、实时地定位仓库、医院等资产和人员(RTLS)。基于WiFi可以实现定位GPS功能:室内定位,定位精度可达3米。移动传感器, 在获取传感数据的同时,还可以获取位置信息。另外 IEEE已经在802.11e增加了数据优先级、语音和视频传输等QoS特性,可以增加多个新功能,保证WSN应用中的服务质量。
3、Wi-Fi传感器网络产品的优点
1、 运用现有WiFi网络资源,节省大量硬件成本
2、 有足够的安全性,可以使用WPA和WPA提高2的专业验证能力WSN网络数据安全
3、 通过有效的激活/休眠状态转换模式和系统电源管理,实现超低功耗
4、 采用SNMP协议管理WSN网络节点
5、 增强WSN支持数据优先级、语音和视频传输等服务质量
6、 增加新的定位方法,准确定位资产和人员
7、 对比ZigBee具有明显的设备互操作优势
8、 投资回报(ROI)和总成本(TCO)利益最大化
(三)优频技术Wi-Fi传感器网络产品
针对优频技术Wi-Fi基于无线局域网的传感器网络开发的产品——频芯一号系统芯片(WiFi)、RFID系统芯片和传感器技术(SOC),可实现传感、遥测、定位、跟踪等功能。
基于频芯一号系统芯片的无线传感器网络解决方案属于超低功耗单片系统解决方案,适用于广泛部署Wi-Fi网络。该方案可用于现有方案Wi-Fi传感器系统通过标准工具和数据库实现,传感器系统与企业网络管理系统、建筑自动化系统等现有管理系统无缝集成。该方案不仅能充分发挥作用Wi-Fi网络基础设施的作用还可以保证电源电池的工作寿命超过5年(具体数量取决于不同应用程序的采样频率),延长网络传感器电池等连接设备的使用寿命5至10年。
1.优频产品的特点
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2.优频产品技术参数
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三、Wi-Fi无线传感网络的应用 无线传感器网络具有广阔的应用前景。它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域具有巨大的应用价值,而且在家庭、医疗保健、交通等许多新兴领域具有优势。我们可以大胆预见,无线传感器网络在未来将无处不在,并将完全融入我们的生活。例如,微传感器网络最终可以将家用电器、个人电脑和其他日用品与互联网连接起来,实现远程跟踪。家庭使用无线传感器网络负责安全控制和节能。无线传感器网络将是未来无处不在的庞大网络,其应用可以涉及人类日常生活和社会生产活动的各个领域。
(一)应用领域
WiFi传感器网络可以帮助智能系统减少能源消耗,提高安全性,产生位置意识,支持其他系列的运行效率、产品质量和用户收入,WiFi WSN应用非常灵活和广泛
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典型应用有:
(a)可用于医疗设备系统中传感器的无线数据连接(如无线心电图、脑电图等)。).减轻患者医疗设备的负荷。
(b)用于建设农业环境自动监测系统,完成风、光、水、电、热、农药数据采集和环境控制,提高农业集约化生产水平,简化系统复杂性,降低设备成本。
(c)石化冶金行业监测易燃、易爆、有毒物质的成本一直很高,WiFi WSN提高危情况的反应精度和速度,同时将部分操作人员从高危环境中解脱出来。
(d)欧洲的“DELTA该计划在车辆出厂前将车载信标集成到车载计算机中,作为车辆识别和车辆与路边设备通信的必要设备,也可以构成更完整的应用,如自动定位和汽车导航。
(e) WiFi WSN应用于多技术组合M2M(machine to machine,machine to mobile,mobile to machine)概念,把WiFi WSN访问移动通信网络,既满足了网络接入的要求,又达到了低成本、灵活移动的目的。两者的完美结合可以实现无处不在的通信环境和廉价实惠的应用效果。M2M与WiFi最典型的联合应用是智能家居系统。M2M与WiFi最典型的联合应用是智能家居系统。
(二)与优频科技合作的客户
优频科技与中科院技术合作------
与北京上智恒达科技有限公司达成战略合作关系Wi-Fi无线传感网络在军事行业的应用,实现了大型现场数据采集和监控的综合网络系统,如专用网络无线通信、各种传感参数实时采集(温度、湿度、风向、风速、压力值等)、人员室内外高精度定位等。
优频科技与中国国际海运集装箱有限公司一直是战略合作伙伴,开发了港口集装箱定位、室内堆场、叉车定位、集装箱运输过程中温度监测等各种网络管理系统。
四、Wi-Fi无线传感网络发展规划 中国非常重视无线传感器网络的研究,中国未来 20 年度技术预见研究提出 157 有一个技术课题 7 该项目直接涉及无线传感器网络。
2006 年初发布的《国家中长期科技发展规划纲要》确定了信息技术 3 两个前沿方向直接关系到无线传感器网络的研究。国家自然科学基金委员会在该领域设立了多个重点项目和表面项目。
致力于优频科技Wi-Fi在无线局域网系统研究中,自主研发、设计、生产、销售的无线局域网实时定位系统已投放市场,在多个行业建立了应用案例,同事与各行业集成商达成战略合作关系。在Wi-Fi在无线传感网络上,也投入了大量的人力物力进行技术攻关,在这一技术领域一直处于国内领先地位。我们的目标是在6个月内推出一整套技术实力雄厚的研究机构和集成商Wi-Fi无线传感网络产品正式商用,一年内实现行业应用推广,始终保持我们在无线传感网络技术上的绝对优势。
在优频科技发展壮大的道路上,特别是新技术的研发、设计和商业推广,不仅需要大量的科研资金投入,还需要引进高水平的技术研发人员和市场推广的政策支持。我们真诚地期待着政府对从事无线传感网络系统研究的公司提供更多的支持。优频科技有信心实现无线传感网络技术的新起飞和鱼跃。