無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)/Zigbee及RFID融合協(xié)作不完全分析

1999年由IBM創(chuàng )造的“普適計算”概念，讓人們第一次暢想網(wǎng)絡(luò )無(wú)處不在的前景；而今，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展讓這一預想有機會(huì )得以實(shí)現：無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)（又稱(chēng)為自組織網(wǎng)絡(luò )）可以構建多點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )架構、ZigBee技術(shù)完成定位感知系統、RFID技術(shù)則負責部署網(wǎng)絡(luò )的信息節點(diǎn)，這三者的融合將實(shí)現一個(gè)無(wú)所不在的信息網(wǎng)絡(luò )。

網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)改變了人們的生活，很多人要問(wèn)：讓網(wǎng)絡(luò )無(wú)處不在是一個(gè)夢(mèng)想嗎？在不遠的將來(lái)，我們能利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)、ZigBee、RFID技術(shù)實(shí)現嗎？那時(shí)，它又會(huì )以怎樣的姿態(tài)呈現在我們面前呢？

場(chǎng)景一：在一個(gè)會(huì )議室環(huán)境下，如果投影設備的顯示效果不是很理想，主持人可以通過(guò)自己的移動(dòng)終端設備向每個(gè)參會(huì )人員發(fā)送文件。當發(fā)言人走近與會(huì )的討論組時(shí)，其移動(dòng)終端設備可以動(dòng)態(tài)加入該組，下載該組的討論材料。通過(guò)可重新配置的上、下文敏感中間件，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)將突出對環(huán)境的感知和動(dòng)態(tài)自組
網(wǎng)絡(luò )通信的支持。

基礎：多點(diǎn)對多點(diǎn)

自組織網(wǎng)絡(luò )（Ad hoc）支持多點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)狀結構，它在組網(wǎng)與選路等特征上與傳統無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )存在著(zhù)明顯的區別。在自組織網(wǎng)絡(luò )中，每個(gè)節點(diǎn)只和其臨近節點(diǎn)通信，從一個(gè)節點(diǎn)發(fā)出的數據包將根據相關(guān)協(xié)議的配置逐跳（hop）傳遞到目的節點(diǎn)，這種結構與傳統點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )結構相比具有較多的優(yōu)勢。

可靠性提高：在相距較遠的節點(diǎn)間通信時(shí)，數據包將通過(guò)多個(gè)節點(diǎn)的轉發(fā)，逐
步傳遞到目的節點(diǎn)。例如，如果一個(gè)終端距離接入點(diǎn)較遠時(shí)，信號將通過(guò)距離較近的另外一個(gè)終端將信號轉發(fā)給接入點(diǎn)，這樣一來(lái)，無(wú)線(xiàn)鏈路長(cháng)度將被縮短，對天線(xiàn)的傳輸距離和性能要求以及所需發(fā)射功率也將降低，從而減少了信號間干擾。另外，自組織網(wǎng)絡(luò )中的每臺設備都可直接通信，或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的轉發(fā)而連接到其他設備。這種網(wǎng)絡(luò )免去了昂貴的蜂窩塔的需求，同時(shí)也免除了由于通信鏈路集中而造成的傳輸瓶頸，因此，網(wǎng)絡(luò )的傳輸速率和頻率利用率都非常高。



表 網(wǎng)絡(luò )架構性能對照一覽

沖突減輕：自組織網(wǎng)絡(luò )可以較大程度地減輕業(yè)務(wù)執行時(shí)發(fā)生沖突。這是因為鏈路為網(wǎng)狀結構，每個(gè)節點(diǎn)可使用的鏈路數大大增加，且每個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)都具有選路功能，如果其中的某一條鏈路出現了故障，節點(diǎn)便可以自動(dòng)轉向其他可選鏈路進(jìn)行接入，因而減輕了業(yè)務(wù)執行時(shí)發(fā)生沖突的可能性，例如，雨天會(huì )給無(wú)線(xiàn)鏈路的功率造成一定的衰減，但是天氣的影響是局部的、有方向性的，通常同一方向的可選路由或可選鏈路處于這種天氣條件下的幾率要大于方向相差較大的可選路由或鏈路，因而呈鈍角關(guān)系的路由或鏈路受到這種天氣因素的影響便會(huì )大大降低。

簡(jiǎn)化無(wú)線(xiàn)鏈路設計：相比星形網(wǎng)絡(luò )，自組織網(wǎng)絡(luò )在無(wú)線(xiàn)鏈路的設計上也有所簡(jiǎn)化。

維護方便：自組織網(wǎng)絡(luò )簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò )的維護與升級，如前所述，每個(gè)節點(diǎn)有多條可選路由，其中某一鏈路或路由被切斷時(shí)并不會(huì )影響到業(yè)務(wù)的正常執行，因而局部地區的升級與擴容將不會(huì )影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的運行，方便了網(wǎng)絡(luò )的維護與操作。再有，自組織網(wǎng)絡(luò )可以自行建網(wǎng)，這意味著(zhù)系統中任何一個(gè)通信設備在打開(kāi)電源后，將自動(dòng)搜尋、發(fā)現和加入現有的網(wǎng)絡(luò )，各通信設備間的路由和鏈接將隨之自動(dòng)形成。并且，該網(wǎng)絡(luò )系統可以在任何地點(diǎn)，不依靠任何其他的移動(dòng)和固定通信網(wǎng)絡(luò )設備，迅速地被建立。例如可以在建筑物內、隧道中，以及偏遠地區建立該網(wǎng)絡(luò )系統。



無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)路示意圖

場(chǎng)景二：無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò )將可提供一種任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的信息訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。例如，一輛配備有無(wú)線(xiàn)定位系統的急救車(chē)，可準確定位突發(fā)事故現場(chǎng)，利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )獲取實(shí)時(shí)的交通信息。在事故現場(chǎng)，通過(guò)便攜式和移動(dòng)式設備監測病人的脈搏、血壓、呼吸等數據，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)分布式的醫療服務(wù)系統，下載有關(guān)病歷數據等必要信息。除了基于定位系統的應急響應機制，該系統的功能還包括基于移動(dòng)設備和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的遠程醫療診斷、遠程病人監護，以及遠程訪(fǎng)問(wèn)存有患者病歷信息的醫療數據庫。