传感器网络标准

未来新兴技术

传感器网络，是具有非常广泛的市场前景，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响的新技术。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。

基本概念

传感器网络（WirelessSensorNetwork）综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够协同地实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，处理后的信息通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。

传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，传送到这些信息的用户．传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域，具有十分广阔的应用前景，引起了学术界和工业界的高度重视．

数据算法

节约能量以提高网络寿命是传感器网络研究面临的重要挑战网内聚集查询在中间节点对数据进行预处理，可以减少消息传送的数量或者大小，从而实现能量的有效利用，但是，目前的聚集查询研究假设采样数据都是正确的．而目前的异常检测算法以检测率作为首要目标，不考虑能量的消耗，也不考虑查询的特点．所以将两方面的研究成果简单地结合在一起并不能产生很好的效果．

实验结果表明，RAA算法在能量消耗和异常检测率方面都优于TAG Voting．

系统设计

无线传感器网络技术应用广泛，百花齐放

无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，在工业、农业、军事、环境、医疗，数字家庭，绿色节能，智慧交通等传统和新兴领域有具有巨大的运用价值，无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。图一是无线传感器应用示意。

在使用频段方面，Z-Wave也与ZigBee差距不大，Z-Wave虽不像ZigBee能在2.4GHz频段使用，但也能在868MHz及908MHz（具体而言是868.42MHz及908.42MHz）的频段工作，且与ZigBee相同的，868MHz频段在欧洲地区运用，908MHz（ZigBee位于相近的915MHz）频段则是在美国地区运用。

至于无线发送的调制，Z-Wave依旧是使用原有的GFSK（Gaussian Frequency Shift Keying）方式。相对的，ZigBee在868MHz与915MHz频段是使用BPSK（Binary Phase-Shift Keying）调制，而在2.5GHz频段是使用正交式QPSK（Quadrature Phase-Shift Keying）调制

欧洲与美国地区的差异

若更进一步了解，可以发现Z-Wave技术与今日其它新推行的无线技术一样，经常遭遇到各地区电信法规的不同限制，而必须做出各种的因应与妥协。

举例而言，Z-Wave在欧洲所使用的868MHz频段，在法规上有占空比不得大于百分之一的限制，也就是说：Z-Wave真正在进行无线信号发送的时间与没有在发送无线信号的时间，比例是1：99，若将时间刻度放大来解释，即是发送1秒钟的无线信号后，必须停止、闲置99秒，之后才能进行第二次发送，且发送时间一样只能持续一秒，接下来又是长达99秒的等待。很明显的，此项法规的限制也使Z-Wave不易提升其传输率。

当然，在长达99秒的等待过程中，Z-Wave节点（或称：装置）可以进入休眠的省电状态，藉此来降低功耗、节省用电，此方面Z-Wave已能达0.1%的占空比，同样以时间刻度放大的角度来说明，若一样以100秒为一个周期单位，Z-Wave可以只工作0.1秒，其余99.9秒的时间都在休眠。

虽然Z-Wave在欧洲的868MHz频段上有占空比的限制，但相对的在美国908MHz频段上就没有这项限制，所以理论上Z-Wave日后可以在908MHz频段上有更高的速率提升空间。

不过，美国的908MHz频段却也有另一项缺点，即是对发送功率进行限制，其发送功率不得高于1毫瓦，相对的欧洲在这方面的规范反而较宽松，只要在25mW内都属合法使用，发送功率限制的结果也会连带限制Z-Wave的发送距离、无线覆盖率。至于ZigBee方面目前的最大发送功率也是在1mW（0dBm）内。

二者间技术上的差异

既然谈及发送距离，那么也必须比较Z-Wave与ZigBee间的发射差异，Z-Wave的发送距离为100英呎（约30公尺），且要达到如此距离必须在电波的传送路径上没有任何阻挡，然而这并不表示Z-Wave无法进行穿透性传输，Z-Wave的无线发送依旧可以穿墙收发，不过穿越阻隔物的代价是减损传输距离，目前Z-Wave阵营尚未公布穿透性传输表现的相关信息，只以不同的穿透材质而有不同的距离折损来说明。

同样的，ZigBee方面也并未有完整具体的传输距离信息，仅有32英呎∼246英呎（10公尺∼75公尺）的概略描述，且一样表示必须依据实际发送的环境而定。

Z-Wave与ZigBee之间除了传输速度、传输距离有别之外，在节点数目、拓朴型态、安全加密上也都各有不同。

首先是节点数目，此方面Z-Wave并未有所改变，依旧是每个网络内最多232个节点，若想与更多节点联系，就必须使用跨网的桥接（Bridge）技术才行。

至于ZigBee方面，ZigBee的节点寻址达16-bit，理论上可以达65,536个节点，此远远胜过Z-Wave，此外ZigBee还能选用更大范畴的64-bit寻址，如此节点数就不可限量。更进一步的，IETF已拟定让ZigBee与IPv6接轨整合的6loWPAN（全称为：IPv6 over Low power WPAN），ZigBee节点将可以广大Internet结合，这些方面Z-Wave都无法比拟。

另外在连接拓朴方面，Z-Wave只有一种拓朴型态，即是网状（Mesh），而ZigBee除了也有网状拓朴外，也支持星状（Star）、丛集状（Cluster）等拓朴。值得注意的是，各节点除了自身所需的信号收发外，也会代为中继传递其它节点的信号，无论是自身需求的收发或转传其它节点的信号，该节点都会脱离休眠状态而进入运行状态，而经常扮演中继工作的节点将比其它节点更为忙碌，功耗也会较多，所以在实际布建时的设计规划上，也会尽量以非使用电池运行的装置来担任忙碌型中继的角色。

至于安全加密方面，ZigBee使用128-bit的AES对称加密，而Z-Wave则是尚未有任何加密的设计，这其实不难想象，在Z-Wave最初只有9.6kbps的传输带宽下，若再进行加密性传输，则实质数据的传递量将会更少，因此不太可能在9.6kbps中再行加密，不过Z-Wave将速率提升至40kbps后，也应该开始考虑提供加密的措施。

二者间在应用领域的差异

平心而论，Z-Wave在订立之初就以家庭自动化应用为目标，而ZigBee则是追求更广泛应用为目标，两者各在最初指导思想就有不同的考虑，自然在规格上也有诸多落差，此实不能单就规格数据表现来论断。

特别是Z-Wave获得Cisco、Intel、Microsoft等资通讯大厂的支持后，Z-Wave已从单纯的家庭自动化应用，开始扩展延伸到数字家庭领域，甚至是家庭自动化与数字家庭的接轨整合等，加上Z-Wave的各项技术仍在持续提升，从9.6kbps增进到40kbps可说是该阵营的一大鼓舞，同时也是给ZigBee更大的竞争

此外，ZigBee原先期望也用于PC外围或消费性电子的游戏玩具中，但就目前来看，无论是PC所用的无线鼠标、无线键盘，还是Nintendo Wii的无线游戏控制器、Sony PlayStation 3的无线游戏控制器，都是使用蓝牙而非ZigBee，加上蓝牙芯片已多年大量量产，组件的量价均摊已达高度成熟，ZigBee当初设定以更低价格取代蓝牙在控制领域应用，此一构想的实现难度也日益增高。

由此来看，现在最需要担心的反而不是规格表现偏弱的Z-Wave，反而是追求应用领域最大化的ZigBee，很有可能落入“样样通、样样松”的结果。 Z-Wave占据家庭（家庭自动化、数字家庭）；Bluetooth拥有信息（无线键盘/鼠标）、通讯（无线耳机/话筒）、消费性电子（电玩控制器），或许最后最适合ZigBee的将会落在工控、医疗等领域。

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