2012 年的無線傳感器技術(shù)

無線傳感器技術(shù)是數(shù)十年來于過程測量領(lǐng)域中出現(xiàn)的最重要之新技術(shù)。因這原因，ARC Advisory Group 以及其他一些行業(yè)分析機(jī)構(gòu)已在關(guān)注該技術(shù)。盡管已經(jīng)證明，無線測量在工業(yè)應(yīng)用中的增長低于大多數(shù)機(jī)構(gòu)的預(yù)期，但是與整個(gè)自動(dòng)化市場相比，無線細(xì)分市場的增速還是快得多。

多年來，Dust Networks 一直是工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。如今，隨著標(biāo)準(zhǔn)化程度的提高，WSN 供應(yīng)商能夠用同一個(gè)產(chǎn)品系列同時(shí)滿足工業(yè)及 IPv6 市場的需求了。

回顧過去一年無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN) 市場的變化，令 ARC Advisory Group 印象最深的是，這個(gè)行業(yè)更加成熟了，同時(shí)取得了很多重大技術(shù)成就。我們相信，行業(yè)成熟度的提高以及最新技術(shù)成就的出現(xiàn)都將促進(jìn)市場增長，因?yàn)闃O其廣泛的客戶可以因此得到良好服務(wù)。2011 年，WSN 領(lǐng)導(dǎo)者 Dust Networks 公司發(fā)生了一系列變化，這些變化就是極好的實(shí)例，說明了這個(gè)行業(yè)的發(fā)展變化如何改變了 (并將繼續(xù)改變) 無線傳感器市場。

商用成熟度

WSN 行業(yè)成熟度的提高是通過持續(xù)發(fā)生的一系列公司并購實(shí)現(xiàn)的。目前，幾乎所有傳感器網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新公司都已經(jīng)被大型公司收購了。出手收購的大多數(shù)公司都是聲譽(yù)卓著的半導(dǎo)體供應(yīng)商。幾乎所有無晶圓廠的 WSN 公司都已被搶購一空。Dust Networks 是最新被收購的公司之一，2011 年末，模擬集成電路專家凌力爾特公司收購了 Dust Networks。

《財(cái)富》1000 強(qiáng)公司如果想滿足客戶期望，必須謹(jǐn)慎控制所采用的技術(shù)。全球化大公司的客戶期望在未來很多年都能獲得產(chǎn)品支持，而采用處于初創(chuàng)階段的無晶圓廠半導(dǎo)體公司提供的技術(shù)，意味著巨大的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。如今經(jīng)過公司并購，對于艾默生、通用電氣、霍尼韋爾、西門子這類全球性巨擘而言，WSN 供應(yīng)商不會(huì)再帶來巨大的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)了。

多年來，Dust Networks 的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)一直是低能耗和可靠的端到端傳輸，這也是在工業(yè) WSN 市場一直處于領(lǐng)先地位的原因。

就 Dust Networks 公司而言，被凌力爾特公司收購，除了成為年收入 15 億美元的全球化芯片公司的一員，還能夠利用凌力爾特成熟的測試及商業(yè)化流程。凌力爾特采用嚴(yán)格的內(nèi)部流程實(shí)現(xiàn)差異化以確保高質(zhì)量。凌力爾特大約 40% 的業(yè)務(wù)是與工業(yè)客戶有關(guān)的，因此凌力爾特熟悉這類客戶的需求。類似地，Dust Networks 從創(chuàng)立之初，就一直專注于工業(yè) WSN 應(yīng)用。通過與工業(yè)客戶互動(dòng)，Dust Networks 樹立了“低功率和可靠傳輸”的產(chǎn)品理念。多年來，“低功率和可靠傳輸”一直指引著 Dust Networks 的設(shè)計(jì)決策，而能夠很好地遵循這一理念也是 Dust Networks 在工業(yè) WSN 應(yīng)用市場份額領(lǐng)先的原因。

Dust Networks 的最新版產(chǎn)品已經(jīng)采用了凌力爾特的流程�？傊�，Dust Networks 接受收購，并不僅是為了通過更加寬廣的分銷渠道增加產(chǎn)品銷量。確切地說，通過改進(jìn) Dust Networks 的內(nèi)部開發(fā)及商業(yè)化流程，還可以創(chuàng)造更大的價(jià)值。

技術(shù)發(fā)展

過去一年，WSN 在技術(shù)方面也取得了很大發(fā)展。最重要的發(fā)展是完成了 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)的 e 版修訂。盡管 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)公布很多年了，但是商用化程度最高的 WSN 應(yīng)用一直在采用非標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)訪問控制 (MAC) 規(guī)則以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。WirelessHART、ISA100.11a、ZigBee 和 IPv6 傳感器網(wǎng)絡(luò)都采用定制的 MAC 層，以實(shí)現(xiàn)低功耗和可靠的端到端信息傳輸。這使 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)沒有充分實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，因?yàn)閼?yīng)用需要自己專門的 MAC。

IEEE 802.15.4e 對已定義的 MAC 層做了重要的變更。其創(chuàng)建了一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)并全面定義了能夠支持不同類型之網(wǎng)絡(luò)的 MAC。這包括 6LowPAN 壓縮型 IPv6 網(wǎng)絡(luò)。另外，它還支持在工業(yè)低功耗應(yīng)用中所使用的同步 TDMA 網(wǎng)絡(luò)屬性 (例如：WirelessHART 和 ISA100.11a)。最后，15.4e 可適應(yīng)擴(kuò)展，于是這些不同類型的網(wǎng)絡(luò) (以及未來的網(wǎng)絡(luò)) 就能在不違犯標(biāo)準(zhǔn)本身的情況下擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn) MAC。這將 WSN 開發(fā)與持續(xù)時(shí)間長達(dá) 3 到 4 年的 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程分離開來。它將賦予 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)更高的價(jià)值和長得多的使用期限，在 WSN 芯片和網(wǎng)絡(luò)堆棧之間實(shí)現(xiàn)更高的互操作性，并使未來的 WSN 技術(shù)能夠利用一種現(xiàn)有且完全標(biāo)準(zhǔn)的 MAC。

Dust Networks 與 IEEE 802.15.4e

Dust Networks 創(chuàng)始之初開發(fā)并支持的技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)取得了很大發(fā)展，直至最新的 SmartMesh WH 和 SmartMesh IP 產(chǎn)品，Dust Networks 的產(chǎn)品一直在采用這些技術(shù)，而 IEEE 802.15.4e 這個(gè)最新版標(biāo)準(zhǔn)則采用了很多 Dust Networks 的技術(shù)。不過，該最新標(biāo)準(zhǔn)不僅采用了來自 Dust Networks 的技術(shù)，很多大型廠商也為該標(biāo)準(zhǔn)做出了廣泛而積極的貢獻(xiàn)，最顯著的就是西門子公司。

Dust Networks 在 WirelessHART 和 IPv6 產(chǎn)品中采用了最新的芯片設(shè)計(jì) (符合 IEEE 802.15.4e 要求)。采用這些最新芯片組，對 WirelessHART (工業(yè)) 客戶非常有益，因?yàn)?Dust Networks 每出一代新的芯片組，其功耗都會(huì)降低大約 50%。在電池供電的工業(yè)設(shè)備中，這種低功耗芯片組有助于產(chǎn)生“能量盈余”，使設(shè)備能夠有更長的壽命和 / 或用于以前由于消耗過多電池功率而無法采用的應(yīng)用。

Dust Networks 現(xiàn)在采用其最新芯片組提供 WirelessHART 和 IP 解決方案

Dust Networks 能夠用一種芯片設(shè)計(jì)同時(shí)滿足 WirelessHART 和 IPv6 應(yīng)用需求，這使該公司能夠在兩個(gè)市場同時(shí)實(shí)現(xiàn)增長。IPv6 應(yīng)用可以采用更多種系統(tǒng)架構(gòu)。尤其是，這類應(yīng)用可以從位于現(xiàn)場的傳感器向真正與位置無關(guān)的分析及應(yīng)用傳送數(shù)據(jù)包，其中包括基于云的應(yīng)用。云對無線傳感器市場將產(chǎn)生怎樣的影響還有待考察，但是云服務(wù)的高可擴(kuò)展性與低成本相結(jié)合，可能導(dǎo)致全新的、采用傳統(tǒng) WSN 網(wǎng)關(guān)時(shí)不可行的一些應(yīng)用之出現(xiàn)。

既然現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度提高了，那么 Dust Networks 產(chǎn)品的差異性體現(xiàn)在哪里呢?該公司會(huì)繼續(xù)傾全力以低能耗特色保持市場領(lǐng)先地位。低能耗延長了工業(yè)應(yīng)用設(shè)備的壽命，這一點(diǎn)不僅對工業(yè) OEM 而且對這些制造商的客戶均非常有價(jià)值。

Dust Networks 擁有極其豐富的經(jīng)驗(yàn)，可用來優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)管理器。在大多數(shù) WSN 應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)管理器都極端活躍，而且屬于關(guān)鍵任務(wù)組件。活躍的網(wǎng)絡(luò)管理使傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠提供高度可靠的端到端服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)低能耗。這只有在網(wǎng)絡(luò)管理器連續(xù)不斷地決策，以動(dòng)態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)通過點(diǎn)對點(diǎn)鏈接可靠運(yùn)行時(shí)，才有可能實(shí)現(xiàn)可靠的端到端服務(wù)及低能耗，因?yàn)檫@類鏈接本身是不可靠的。

另一個(gè)值得關(guān)注的方面也許是能量收集。盡管能量收集意味著持續(xù)不斷的技術(shù)挑戰(zhàn)，但是在凌力爾特公司，這是一個(gè)非�；钴S的開發(fā)方向。任何新出現(xiàn)的能量收集解決方案最先惠及的，都將是低功耗產(chǎn)品。

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