WiFi攻入無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )

日前有報道稱(chēng)，英特爾正在聯(lián)合初創(chuàng )公司Ozmo力推WiFi方案以期取代藍牙成為無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)行業(yè)標準，而WiFi的目標還不僅在于藍牙，ZigBee在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)領(lǐng)域主流地位也面臨岌岌可危的局面，借助低功耗WiFi解決方案，初創(chuàng )公司GainSpan稱(chēng)他們已經(jīng)擁有了在這場(chǎng)陣地戰中取得勝利的重量級武器，英特爾則再一次成為了幕后的推動(dòng)者。

創(chuàng )新之路

“GainSpan為低功耗和低占空比的應用提供WiFi解決方案，我們針對WiFi無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )推出的產(chǎn)品GS1010能夠確保在一節AA電池供電下長(cháng)達5～10年的使用時(shí)間(具體數字取決于不同應用中的采樣頻率)。”Gainspan公司總裁兼首席執行官VijayParmar對《國際電子商情》表示。在2006年帶隊成立GainSpan之前，Parmar曾在英特爾公司工作四年。

GainSpan創(chuàng )新的種子來(lái)自于英特爾內部孵化器“新業(yè)務(wù)規劃小組”的一個(gè)項目。“在英特爾工作的時(shí)候，我所在的開(kāi)發(fā)團隊被分配進(jìn)行WSN的市場(chǎng)研究，”Parmar介紹道。“當時(shí)我們首先想到的便是聲稱(chēng)能夠滿(mǎn)足超低功耗需求的ZigBee，不過(guò)最終卻把研究對象轉向了WiFi。對于WiFi來(lái)說(shuō)，要滿(mǎn)足無(wú)WSN要求最關(guān)鍵的就是功耗問(wèn)題，因為人們印象中這是一種相當耗電的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。好在2005年末，在得到來(lái)自英特爾內部的資金支持之前，我們就已經(jīng)完成了大約80%左右的工作。”

盡管新業(yè)務(wù)規劃小組旗下的許多項目最終都會(huì )并入到英特爾的主要產(chǎn)品線(xiàn)中去，但是由于與主營(yíng)業(yè)務(wù)相關(guān)度不是很大，英特爾最終決定將Parmar所在的團隊從公司拆分出去。于是2006年9月，在英特爾創(chuàng )投和其他三個(gè)投資公司150萬(wàn)美元啟動(dòng)資金的支持下，以Parmar團隊人員為主的GainSpan在硅谷宣布成立。

何以WiFi?

據上海.羿歌所了解，促成Parmar和他的同事們將研究對象從ZigBee轉向WiFi的原因來(lái)自他們對WSN方案潛在客戶(hù)的一次調查。“調查結果顯示，客戶(hù)需要更成熟的技術(shù)，需要基于IP以便能同企業(yè)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行無(wú)縫連接的技術(shù)。此外他們還表示，優(yōu)秀的WSN方案還應具有足夠的安全性，并且最好能夠使用現有的系統。我們認為ZigBee還無(wú)法滿(mǎn)足這些要求，能夠做到的只有802.11，”他說(shuō)道。

Parmar表示，支持這一結論的原因主要包括：首先，WiFi能夠采用WPA和WPA2的專(zhuān)業(yè)驗證能力來(lái)提高WSN網(wǎng)絡(luò )的數據安全性;其次，通過(guò)添加一種新的定位方法，可基于WiFi實(shí)現倉庫和醫院中貨品和人員的準確定位;第三，通過(guò)有效的激活/待命狀態(tài)轉換模式以及系統電源管理，能夠實(shí)現低功耗WiFi無(wú)線(xiàn)傳感器方案;第四，能夠采用SNMP協(xié)議來(lái)管理WSN網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn);第五，IEEE已經(jīng)在802.11e中增加了包括數據優(yōu)先級、語(yǔ)音和視頻傳輸等QoS特性，這可以保證某些WSN應用中的服務(wù)質(zhì)量。

特別需要強調的還有WiFi在設備互操作上所具備的優(yōu)勢。“一個(gè)可能出現在軍事領(lǐng)域中的應用也許能夠說(shuō)明這一點(diǎn)，”Parmar舉例道，“在這些場(chǎng)合需要把運動(dòng)傳感器安裝在無(wú)線(xiàn)攝像頭上，一旦監測到運動(dòng)，攝像頭會(huì )自動(dòng)打開(kāi)并開(kāi)始向接收端發(fā)送圖像。傳感器可以采用ZigBee，但由于帶寬和數據傳輸率的原因，人們必須使用WiFi攝像頭才能勝任這一工作，然而要確保兩種協(xié)議的良好操作并不是那么簡(jiǎn)單的事情，但如果采用WiFi傳感器，事情就變得非常容易了。”

最大化投資回報率

然而，WiFi在WSN領(lǐng)域的優(yōu)勢還不僅限于此。Parmar指出，這種技術(shù)還可以帶來(lái)成本上的諸多好處，支持這一觀(guān)點(diǎn)的便是無(wú)所不在的WiFi網(wǎng)絡(luò )。

確實(shí)如此，WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )正日益廣泛應用于酒店、家庭、寫(xiě)字樓、醫院以及各種商業(yè)設施。來(lái)自IDC的數字顯示，2006年有超過(guò)一半的美國公司建立了WiFi網(wǎng)絡(luò )，而ABIResearch更預計到2010年有超過(guò)4成的美國家庭也將會(huì )安裝WiFi網(wǎng)絡(luò )。在中國，北京、上海都提出了無(wú)線(xiàn)城市的計劃，此外WiFi手機市場(chǎng)也在如火如荼發(fā)展當中。“在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的高速發(fā)展中，802.11標準已經(jīng)快速成為了發(fā)展的主流方向。”Parmar說(shuō)道。

他認為運用現有WiFi網(wǎng)絡(luò )資源來(lái)部署和實(shí)施WSN將能夠節約大量的硬件成本。此外，無(wú)需考慮與ZigBee設備的互操作性，有助于項目實(shí)施者縮短開(kāi)發(fā)周期。再加上業(yè)界已經(jīng)在WiFi上積累了豐富的網(wǎng)絡(luò )知識，這些都可以應用到WSN中來(lái)。而除了已經(jīng)提及的WiFi攝像頭和運動(dòng)傳感器之外，市場(chǎng)上不斷涌現的各種其他WiFi設備也增加了采用這種技術(shù)的易用性。當然，成熟的WiFi還具有既有架構支持與快速安裝的優(yōu)點(diǎn)。“總之，將WiFi用于傳感器網(wǎng)絡(luò )將有助于投資回報(ROI)和總擁有成本(TCO)上利益最大化。”Parmar表示。

完整方案

除GS1010外，GainSpan目前還同時(shí)向客戶(hù)提供軟件開(kāi)發(fā)包和一款名為GainSpanManagementSystem(GMS)的智能網(wǎng)絡(luò )/客戶(hù)端管理軟件。借助802.11i、AES編碼、EAP-FAST的有力保障，這款基于IEEE802.11b/g、采用ARM7內核的SoC提供了企業(yè)級的安全性和可靠性，而RSSI(相對信號強度指示器)和TDOA(到達時(shí)間差)算法則為精確的定位功能打下了基礎。

值得一提的是GainSpan提供的GMS控制系統。實(shí)時(shí)的界面幫助系統控制和采用單跳網(wǎng)絡(luò )管理節點(diǎn)可最大化增加客戶(hù)端設備電池的續航時(shí)間。而支持SNMP、UDP等標準的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議則使得WiFiWSN能與工業(yè)控制、樓宇自動(dòng)化、企業(yè)網(wǎng)絡(luò )管理系統等已有的網(wǎng)絡(luò )系統兼容。該軟件還可有效地配置、控制、監控傳感器節點(diǎn)，實(shí)現智能集中控制和管理，并支持固件升級。此外，智能化數據處理能力還可集中管理、預處理和歸納傳感器收集到的數據。

為了進(jìn)一步加快客戶(hù)研發(fā)進(jìn)度，GainSpan還向客戶(hù)提供了一套簡(jiǎn)單緊湊的參考設計用于評估、測試以及驗證，其提供的開(kāi)發(fā)平臺還能夠支持溫度、濕度、光敏、壓力、加速度等各種傳感器，并預留了客戶(hù)自選的傳感器接口和調試以及程序燒錄接口。

從2007年第二季度開(kāi)始，GainSpan開(kāi)始向全球客戶(hù)提供樣片。10月份，該公司正式對外發(fā)布了這款采用臺積電0.18微米CMOS工藝的WiFiWSN方案芯片，并于一個(gè)月后成功融得了OpusCapital和首輪四家風(fēng)投公司共同追加的2000萬(wàn)美元的第二輪投資，用于進(jìn)行GS1010的量產(chǎn)。

“已有數十位客戶(hù)正在使用我們的芯片開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。”Parmar透露道，“Aginova和RFDigital已經(jīng)在今年五月推出了采用我們芯片的產(chǎn)品。”GainSpan的目標是今年實(shí)現400~1,500片的出貨量，并在明年增長(cháng)到2,000萬(wàn)片。