克尔斯博推出无线传感器网络解决方案

    “无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)的主要挑战之一就是潜在应用非常多，目前需要让更多的工程技术和管理人员了解这项新兴的科技,并能找出相适应的应用。”克尔斯博科技(北京)有限公司(Crossbow Technology)董事长兼总经理John Crawford先生表示。

     由于监控物理环境的重要性从来没有象今天这么突出，无线传感器网络已被视为环境监测、建筑监测、公用事业、工业控制、家庭、船舶和运输系统自动化中的下一个发展方向。无线传感器网络的基本元素是传感器节点。“智能尘埃(Mote)”是用于描述传感器节点的另一个术语，最初是由加州大学伯克利分校及其合作伙伴Crossbow和英特尔等厂商提出的。每个Mote含有一个微型处理器(通常是低功耗MCU)、无线通讯芯片、各种传感器、足够的内存和硬件能力，能够以较低的功耗执行监视与控制任务。

    象任何有感觉能力的生物体一样，WSN最依赖的是来自物理世界的传感数据。传感数据来自分布在各处的传感器，不同形态的传感器处于灵活的网络架构(通常称为“网状网络”)之中，以无线方式发射/接收信号。只要邻近的mote距离不超过100米，就不需要有线方式连接网络。在一个工厂中，数百个mote形成一个类似蜘蛛网的网状传感器网络，实际上具有无数个可以双向传送信息的路径。WSN具有多级冗余、自组网和自愈能力，意即如果有任意一个或多个Mote失效，剩余的许多Mote将重新形成一个新的通讯网络。当这个或多个Mote重新正常工作时，它将自动被融入先前的网络中。这种特性也为用户提供了随时添加或减少传感器网络中Mote数目的功能(不需要设置网络结构和路由)。

    尽管WSN为业界提供了巨大的想象空间，但由于节点成本、功耗和体积等关键问题一直没有很好解决，过去很多年来，WSN一直限于科研机构和实验室。不过，随着微电机系统(MEMS)、低功耗无线通讯协议(Zigbee)和数字电路设计的飞速发展，上述这些难点正在被解决，WSN已经开始进入商用阶段。

    Crossbow公司的CEO Mike Horton先生表示，WSN的商用可以划分三个阶段：2003~2004年，WSN开始被试用，以验证投资回报，这一时期每个传感器节点的成本为100~300美元；2005~2006年，WSN的使用量持续增长，重点关注可靠性和集成度，每个节点的成本为10~100美元；而2007~2010年为WSN的起飞期，新应用不断涌现，出货量高速增长，这一时期为消费者驱动，重点关注成本和尺寸，每个节点的成本可降至1~10美元甚至可以到1美元以下。根据美国几个知名市场公司预测，到2008年，WSN节点出货量将超过1亿个，市场销售总额超过20亿美元。

    Mike Horton是WSN领域的传奇型人物，1995年，当时年仅22岁的他创办了Crossbow公司，该公司已经得到了来自思科和英特尔等几家公司总计超过2,500万美元的风险投资。Crossbow公司是惯性传感器系统供应商，同时也是WSN全面解决方案提供商，可以提供全套硬件和软件平台及解决方案，包括节点、智能尘埃工具包、处理器/无线电通信模块、传感器和数据获取板，以及网关和网络接口等。截止到2005年底，Crossbow公司的WSN节点出货量已经超过100万个，被英特尔和BP等众多财富100强公司采用，应用领域包括工业自动化、建筑监测、资产追踪、环境监测、健康监测和科研教育等。

    Crossbow的硬件平台包括处理器/射频板。这些电池供电的设备运行于开放源码的TinyOS操作系统上并支持双向无线通信网络。传感器/数据采集板直接配合处理器/射频板。Horton表示，基于性价比的考虑，Crossbow公司选用支持Zigbee协议的Chipcon CC2420通讯芯片与低功耗处理器ATMEL128结合作为Mote的主要器件。为了更多地降低节点的成本、体积和功耗，Crossbow还在和合作伙伴一同开发新一代把处理器和通讯模块集成在一起的SoC技术。

    支持WSN的通讯协议包括ZigBee和ISA SP100，其中ZigBee被寄予厚望。Horton指出：“WSN的市场巨大，并不仅仅限制于目前的几种应用，如照明控制，而且WSN将是ZigBee的主要应用领域。Crossbow将于2006年度在中国推出业内第一款完整开放源代码的支持Zigbee协议的WSN软件开发平台——MOTEWORKS，它将对中国WSN市场有着推波助澜的深远影响。”

    目前WSN在中国处于启动阶段，很多大学和科研机构都进行相关研究。Crawford表示：“中国和美国市场大约有2~3年的差距，预计2006~2007年，WSN应用在中国开始出现，目前中国一家大型国有能源公司正在评估部署WSN的计划。”