WiFi攻入无线传感器网络，ZigBee地位恐将不保?
2008-08-07
作者：王彦
创新之路
“GainSpan为低功耗和低占空比的应用提供WiFi解决方案，我们针对WiFi无线传感器网络" title="无线传感器网络">无线传感器网络推出的产品GS1010能够确保在一节AA电池供电下长达5～10年的使用时间(具体数字取决于不同应用中的采样频率)。”Gainspan公司总裁兼首席执行官Vijay Parmar对《国际电子商情》表示。在2006年带队成立GainSpan之前，Parmar曾在英特尔公司工作四年。
GainSpan创新的种子来自于英特尔内部孵化器“新业务" title="新业务">新业务规划小组”的一个项目。“在英特尔工作的时候，我所在的开发团队被分配进行WSN的市场研究，”Parmar介绍道。“当时我们首先想到的便是声称能够满足超低功耗需求的ZigBee，不过最终却把研究对象转向了WiFi。对于WiFi来说，要满足无WSN要求最关键的就是功耗问题，因为人们印象中这是一种相当耗电的无线技术。好在2005年末，在得到来自英特尔内部的资金支持之前，我们就已经完成了大约80%左右的工作。”
尽管新业务规划小组旗下的许多项目最终都会并入到英特尔的主要产品线中去，但是由于与主营业务相关度不是很大，英特尔最终决定将Parmar所在的团队从公司拆分出去。于是2006年9月，在英特尔创投和其他三个投资公司150万美元启动资金的支持下，以Parmar团队人员为主的GainSpan在硅谷宣布成立。
何以WiFi？
促成Parmar和他的同事们将研究对象从ZigBee转向WiFi的原因来自他们对WSN方案潜在客户的一次调查。“调查结果显示，客户需要更成熟的技术，需要基于IP以便能同企业网络进行无缝连接的技术。此外他们还表示，优秀的WSN方案还应具有足够的安全性，并且最好能够使用现有的系统。我们认为ZigBee还无法满足这些要求，能够做到的只有802.11，”他说道。
Parmar表示，支持这一结论的原因主要包括：首先，WiFi能够采用WPA和WPA2的专业验证能力来提高WSN网络的数据安全性；其次，通过添加一种新的定位方法，可基于WiFi实现仓库和医院中货品和人员的准确定位；第三，通过有效的激活/待命状态转换模式以及系统电源管理，能够实现低功耗WiFi无线传感器方案；第四，能够采用SNMP协议来管理WSN网络中的节点；第五，IEEE已经在802.11e中增加了包括数据优先级、语音和视频传输等QoS特性，这可以保证某些WSN应用中的服务质量。
特别需要强调的还有WiFi在设备互操作上所具备的优势。“一个可能出现在军事领域中的应用也许能够说明这一点，”Parmar举例道，“在这些场合需要把运动传感器安装在无线摄像头上，一旦监测到运动，摄像头会自动打开并开始向接收端发送图像。传感器可以采用ZigBee，但由于带宽和数据传输率的原因，人们必须使用WiFi摄像头才能胜任这一工作，然而要确保两种协议的良好操作并不是那么简单的事情，但如果采用WiFi传感器，事情就变得非常容易了。”
最大化投资回报率
然而，WiFi在WSN领域的优势还不仅限于此。Parmar指出，这种技术还可以带来成本上的诸多好处，支持这一观点的便是无所不在的WiFi网络。
确实如此，WiFi无线网络正日益广泛应用于酒店、家庭、写字楼、医院以及各种商业设施。来自IDC的数字显示，2006年有超过一半的美国公司建立了WiFi网络，而ABI Research更预计到2010年有超过4成的美国家庭也将会安装WiFi网络。在中国，北京、上海都提出了无线城市的计划，此外WiFi手机市场也在如火如荼发展当中。“在无线网络的高速发展中，802.11标准已经快速成为了发展的主流方向。”Parmar说道。
他认为运用现有WiFi网络资源来部署和实施WSN将能够节约大量的硬件成本。此外，无需考虑与ZigBee设备的互操作性，有助于项目实施者缩短开发周期。再加上业界已经在WiFi上积累了丰富的网络知识，这些都可以应用到WSN中来。而除了已经提及的WiFi摄像头和运动传感器之外，市场上不断涌现的各种其他WiFi设备也增加了采用这种技术的易用性。当然，成熟的WiFi还具有既有架构支持与快速安装的优点。“总之，将WiFi用于传感器网络将有助于投资回报(ROI)和总拥有成本(TCO)上利益最大化。”Parmar表示。
完整方案
除GS1010外，GainSpan目前还同时向客户提供软件开发包和一款名为GainSpan Management System(GMS)的智能网络/客户端" title="客户端">客户端管理软件。借助802.11i、AES编码、EAP-FAST的有力保障，这款基于IEEE 802.11b/g、采用ARM7内核的SoC提供了企业级的安全性和可靠性，而RSSI(相对信号强度指示器)和TDOA(到达时间差)算法则为精确的定位功能打下了基础。
值得一提的是GainSpan提供的GMS控制系统。实时的界面帮助系统控制和采用单跳网络管理节点可最大化增加客户端设备电池的续航时间。而支持SNMP、UDP等标准的网络协议则使得WiFi WSN能与工业控制、楼宇自动化、企业网络管理系统等已有的网络系统兼容。该软件还可有效地配置、控制、监控传感器节点，实现智能集中控制和管理，并支持固件升级。此外，智能化数据处理能力还可集中管理、预处理和归纳传感器收集到的数据。
为了进一步加快客户研发进度，GainSpan还向客户提供了一套简单紧凑的参考设计用于评估、测试以及验证，其提供的开发平台还能够支持温度、湿度、光敏、压力、加速度等各种传感器，并预留了客户自选的传感器接口和调试以及程序烧录接口。
从2007年第二季度开始，GainSpan开始向全球客户提供样片。10月份，该公司正式对外发布了这款采用台积电0.18微米CMOS工艺的WiFi WSN方案芯片，并于一个月后成功融得了Opus Capital和首轮四家风投公司共同追加的2000万美元的第二轮投资，用于进行GS1010的量产。
“已有数十位客户正在使用我们的芯片开发产品。”Parmar透露道，“Aginova和RF Digital已经在今年五月推出了采用我们芯片的产品。”GainSpan的目标是今年实现400~1,500万片的出货量，并在明年增长到2,000万片。