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　　近年來，無線技術的爆炸式發展催生了多種工業、科學及醫療 (ISM) 頻帶無線標準。由于有了這些新標準，各種無線應用滲透到我們日常生活的方方面面。毫無疑問，無線傳感器網絡 (WSN) 便是一種最為受益于這些標準的重要應用。

　　本文將簡單介紹 ISM 頻帶和 WSN，以及支持它們的一些無線標準。

　　工業科學及醫療頻帶概況

　　ISM 頻帶是無需授權、任何人均可使用頻譜的一部分。在 ISM 頻帶開發產品的唯一要求是遵守這部分頻譜的一些規定。這些規定因國家不同而各異。在美國，聯邦通信委員會 (FCC) 負責制定這些規定，而在歐洲“歐洲電信標準研究所 (ETSI)”才是監管機構。“FCC 條例”第 15 部分規定了美國的頻帶要求。圖 1 說明了各種頻率和頻帶，并列出了相應的監管機構。

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　　圖 1 工作在 ISM 頻帶的不同無線標準

　　2.4 GHz 頻帶和幾種 1GHz 以下頻帶是今天最廣泛使用的ISM 頻率空間。由于 2.4 GHz 頻帶如此的紛繁雜亂，一些產品研發活動正在轉向 5 GHz 頻帶——但由于存在有效通信距離問題這一趨勢仍然非常有限。2.4 GHz 是一種通用頻帶，而分配給低功耗無線應用的 1GHz 以下頻帶在不同國家存在不同的情況。在美國，最普遍的剩余頻帶為 902-928 MHz，而在歐洲大多數無線通信活動都集中在 868 MHz 頻率范圍。

　　當需要與其他系統通用，以及在不同地理空間中工作運行是一個關鍵問題時，我們推薦使用 2.4 GHz 頻帶。使用 2.4 GHz 頻帶的主要缺點是其擁擠的空間，以及由于 2.4 GHz 頻率較差的傳輸特性所帶來的有限通信距離。

　　選擇在1 GHz 以下頻帶設計產品有助于解決在 2.4 GHz 頻帶面臨的一些問題;然而，1 GHz 以下頻帶也存在一些其自身的局限性：

　　a. 受限占空比

　　b. 無法實現與其他系統的互操作性

　　c. 不同地理空間工作限制(例如：針對美國 902-928 MHz 頻帶設計的無線儀表無法在歐洲正常工作。)

　　根據不同的頻率、目標數據速率、距離，以及互操作性的理想水平，新出現了幾種工作在 ISM 頻率空間中的標準。圖 1 顯示了無線工程師進行產品開發時最常使用的一些標準。

　　無線傳感器網絡概況

　　很明顯，“智能”環境代表了建筑、公共事業、工業、家庭、交通運輸和農業下一個演變發展階段。因此，人們對WSN 的關注度正在穩步上升。一個 WSN 由許多分布于某個地理區域的傳感器組成。

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　　圖 2 一個 WSN 節點的通用結構圖

　　WSN 一般都包括一臺主機或者“網關”，其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成，被壓縮后，直接傳輸給網關，或者如果有要求，也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。之后，網關保證該數據是系統的輸入數據。

　　每個無線傳感器都被看作是一個節點，擁有無線通信能力，同時還具有一定的信號處理與網絡數據的智能。根據應用的類型，每個節點都可以有一個指定的地址。圖 2 顯示了某個節點的通用結構圖。它一般會包括一個傳感裝置、一個數據處理微控制器，以及一個無線連接 RF 模塊。根據不同的網絡定義，RF 模塊可以起到一個簡單發射器或者收發器 (TX/RX) 的作用。進行節點設計時，注意電流消耗和處理能力非常的重要。微控制器的內存非常依賴于所使用的軟件棧。

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　　圖 3 家庭環境中使用的 WSN

　　圖3顯示了家庭環境中應用的一個 WSN。在這種網絡中，我們可以觀察到不同類型的傳感器，例如：運動檢測器、散熱器、溫度監控等等。