教授David Culler指出,最新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)軟件堆棧可以滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的超低功率要求,如果采納并適當(dāng)修改該協(xié)議,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)入泛在計(jì)算的時(shí)代。
Culler是一位在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域卓有建樹的研究者。他說,如果我們能把IP協(xié)議壓入傳感器架構(gòu)中,那么,未來絕大部分的互聯(lián)網(wǎng)通信量增長可能就是來自傳感器網(wǎng)絡(luò)。“我們對這個(gè)問題已經(jīng)進(jìn)行了十年的研究,大約已經(jīng)走了一半的路程。”他曾參加TinyOS的開發(fā),而該操作系統(tǒng)對這個(gè)領(lǐng)域的開創(chuàng)有幫助。
但是,讓互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在傳感器架構(gòu)級工作并非易事,因?yàn)橐恍﹤鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的電池預(yù)算約為在一年時(shí)間內(nèi)工作一個(gè)小時(shí),Culler在IEEE Secon大會(huì)上做主題發(fā)言時(shí)指出。
“因而,傳感器節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間幾乎不得不處于睡眠模式,但我們卻假定IP網(wǎng)絡(luò)卻需要一直工作。”他表示,“傳感器節(jié)點(diǎn)大約99.5%的時(shí)間是離線的,這意味著它必須在余下的0.5%的時(shí)間內(nèi)工作的非常非常好。”
工程師們需要放棄有線互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的某些觀念,如讓各個(gè)節(jié)點(diǎn)記住復(fù)雜的路由表并仔細(xì)地對每次傳輸予以確認(rèn)。“在1000個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中,如果我讓一個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)并說聲‘Hello’,而每個(gè)節(jié)點(diǎn)均確認(rèn)收到,那么,我們?nèi)繒?huì)死機(jī)。”他形象地解釋說。
研究者們已經(jīng)對一些架構(gòu)(如TinyOS)進(jìn)行了十年的試驗(yàn)。最初的想法是沿用有線聯(lián)網(wǎng)的概念,如采用為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)地址的分層軟件堆棧,但這種方式無法滿足處理能力很弱且功率預(yù)算很小的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
“我們走錯(cuò)了方向。”Culler表示,他向大家展示了適于現(xiàn)有傳感器節(jié)點(diǎn)的一個(gè)完整的IPv6堆棧,“該堆棧在可靠性和功率方面具有可行性。”
Culler是Arch Rock公司的創(chuàng)建者之一,該初創(chuàng)公司已經(jīng)可以提供基于IP的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。他同時(shí)還兼任互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)的聯(lián)執(zhí)主席,主持定義一個(gè)使用IEEE .4射頻協(xié)議把Ipv6路由選擇機(jī)制轉(zhuǎn)換到傳感器網(wǎng)絡(luò)中的軟件層的工作。IETF的這項(xiàng)工作以該任務(wù)組已經(jīng)建立的6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。
雖然有關(guān)IP傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究工作在繼續(xù)向前推進(jìn),但關(guān)于哪種網(wǎng)絡(luò)(.4、Wi-Fi或其它網(wǎng)絡(luò))是實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)淖詈梅绞椒矫?該領(lǐng)域中許多人仍然存在分歧。另外,對聯(lián)網(wǎng)方式(路由選擇聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)格聯(lián)網(wǎng))也存在分歧。
“業(yè)界在還在爭論聯(lián)網(wǎng)方式問題。” Culler說,并表示新的路由選擇協(xié)議和網(wǎng)格協(xié)議仍在涌現(xiàn),沒有人清楚網(wǎng)格聯(lián)網(wǎng)的正確方式。
Secon會(huì)議圍繞Wi-Fi網(wǎng)格聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了一天的研討,其間,三家Wi-Fi網(wǎng)格產(chǎn)品生產(chǎn)商進(jìn)行了產(chǎn)品展示,產(chǎn)品涉及從公共安全到低成本W(wǎng)eb訪問等多種應(yīng)用。
盡管做了很多工作并推遲了標(biāo)準(zhǔn)完成的時(shí)間,但面向Wi-Fi網(wǎng)格聯(lián)網(wǎng)的IEEE 標(biāo)準(zhǔn)目前還有很多工作要做。
加州的FireTide公司系統(tǒng)架構(gòu)師兼.11s標(biāo)準(zhǔn)參制者Jorjeta Jetcheva表示,造成標(biāo)準(zhǔn)延期有很多原因,包括在無線安全方面存在一些尚未解決的問題是,以及很難由一個(gè)小組來定義路由選擇的概念,因?yàn)榘凑誌EEE憲章規(guī)定他們不能討論網(wǎng)絡(luò)層。
英特爾公司的一位研究者指出,Wi-Fi網(wǎng)格可以開辟新類別的應(yīng)用。例如,時(shí)代華納正在與路由器制造商FON Wireless公司合作創(chuàng)建基于Wi-Fi網(wǎng)格的鄰里網(wǎng)絡(luò)。初創(chuàng)的Mushroom Networks公司(圣地亞哥)和WiBoost公司(西雅圖)也在從事使用Wi-Fi網(wǎng)格的新的對等應(yīng)用。
Secon會(huì)議的大多數(shù)主題都聚焦軟件問題。Culler提到了在閃存、控制器、射頻和基于硅的傳感器方面的重大進(jìn)展。但他說,對于傳感器網(wǎng)絡(luò),不斷變化的軟件的在一定程度上進(jìn)一步阻礙了基礎(chǔ)芯片的進(jìn)展。
例如,RF芯片制造商為簡化編程而創(chuàng)建的固件抽象,就在實(shí)際上制約了程序員對確認(rèn)方案進(jìn)行優(yōu)化。另外,流行的TI Chipcon 2420射頻芯片在關(guān)機(jī)后會(huì)失去其配置數(shù)據(jù),致使工程師們不得不在重新開機(jī)時(shí)把通道信息復(fù)制到器件中。
“有許多工作可以在較低的層級完成。”Culler說,“硬件設(shè)計(jì)者仍然沒有穩(wěn)定的軟件層作為設(shè)計(jì)參照,我們軟件開發(fā)商尚未向他們提供很大幫助。”
圖1:加州大學(xué)伯克萊分校設(shè)計(jì)的一個(gè)最新版本的傳感器網(wǎng)絡(luò)中包括了一個(gè)基于TI Chipcon 2420的.4射頻。
作者:麥利
