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【少了 WSN,何來 IoT?】
無線感測網路 (WSN) 技術為工業物聯網 (IIoT) 提供關鍵因素,包括:長年電池供電的無線節點、IP 定址能力、現場匯流排通道、雲端配置和管理系統;而增長最快的 WSN 市場是智能手錶、健身追蹤器等穿戴式裝置以及智能家居/建築/城市。ZigBee 可謂是正式敲開大規模聯網之門的先驅,這個看似沈靜許久的技術,其實有業界專家預估,它在 2016~2020 年仍以 26% 的年複合成長率緩步前進,在家庭自動化設備,如:智能照明、多媒體和安全性等應用尤為大宗。
當 WSN 節點規模越來越大,令業界不禁開始思考:是否能省略閘道器 (Gateway) 轉譯,就能讓所有連網裝置直接「上達天聽」、與雲端溝通? 6LoWPAN 便是在此背景下誕生。另因從 6LoWPAN 分枝發展的 Thread 已和 ZigBee 協議將提供相容的 API 介面,故 ZigBee 晶片供應商幾都同時支援 6LoWPAN。由於代碼空間小,6LoWPAN 能降低邊緣路由器的負載、可選用成本較低的簡易型軟/硬體嵌入式系統;ULE Alliance 亦成立 IETF 6lo 工作小組支援 IPv6 及 6LoWPAN。
此外,相對較少人提及的「WirelessHART」,其實是工業自動化佔比最高的無線網狀協議。它支援多個接入點的網狀網路,能檢測到傳輸路徑的惡化並自動修復,還可繞過障礙物、隨機選擇「有利的」冗餘通道進行傳輸;當網路偵測到新設備加入,會自動調整以適應工廠環境變化,不需一開始就建構整個系統。更關鍵的是,WirelessHART 採「直接序列展頻技術」(DSSS) 技術,將數據分散到多個不同的物理通道,規避各種射頻和電磁干擾;這在工業環境十分重要,因工廠的金屬機台或廠房結構會影響無線訊號傳輸,而設備移動會讓現場條件不斷變化。
不過,江山代有才人出,ISA100.11a 緣於更靈活的時間排程、軟體通道,且可同時支援星狀和網狀拓樸,在過去兩年市佔率攀升了 67% 之多。另市調發現有近半數的 WSN 採用者藉雲端基礎設施發展 IIoT——48% 提供或擁有 WSN 系統的企業使用 AWS、Microsoft Azure 或 IBM Watson物聯網平台,顯示 WSN 是銜接物聯網的基礎;而與雲端連接、電池壽命達 10 年以上以及用於資產追蹤的無線感測器、傳輸距離上看 20 哩的低功耗廣域網路 (LPWAN) 正分食 IIoT 市場;借助遠距離、長時間和雲端整合堆疊,LPWAN 將為 WSN 開啟新視野。
比 LoRa 更早問世的 SIGFOX,裝置與雲端不需溝通、只管在全球聆聽並捕捉特定格式訊息,一般遙控器等級的簡單晶片即可應對,可大幅降低功耗及模組成本;惟因無產業聯盟奧援且非共通標準,所屬營運商須獨立完成基地台相關設備的架設工作,資金需求可觀。身為 LPWAN 先驅,SIGFOX 自 2010 年以來鴨子划水式的佈局,似乎正初見成效。但在低價策略下,長久之計勢必「以量取勝」;而基地台獲准架設和終端採用的速度是否追得上資金週轉和投資回報速率,將關係到 SIGFOX 未來生存空間有多大。
延伸閱讀:
《WSN 市場:網狀當道、IPv6-based 賽前暖身、LPWAN 旭日初升》
http://www.compotechasia.com/a/____/2017/0414/35155.html…
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#通訊 #無線感測網路WSN #智慧工廠 #晶圓製程
【無線感測網路,幫智慧工廠盯哨】
對於晶圓廠來說,哪怕良率只提升零點幾的百分比,都對獲利有極大影響;借助無線感測網路 (WSN) 可簡化操作流程,實現正常執行時間、良率和生產量的最大化。晶圓製程中會用到超過百個特種氣體鋼瓶,必須密切監測以確保不間斷的氣體供應;因為意外的供氧中斷將導致價值數十萬美元的晶圓報廢、營收損失和出貨延誤!
業界的傳統作法多是以人工方式記錄每個氣瓶的壓力,既費工、費力也容易出錯。由於附近沒有 AC 插座或乙太網接口,佈建有線網路並不可行;又混凝土建築物若要安裝新的電力和通訊線路,成本高昂,且此類大型建設還將擾亂生產流程或導致工廠停工。若採用 WiFi 等傳統無線技術,又無法穿過牆壁和金屬進行可靠通訊;於是,具有網狀 (mesh) 能力的 WSN,便成了最佳解決方案。
將多個無線節點安裝在氣體燃料倉中 (鋼瓶所在地),每個節點連接至一對氣瓶以測量罐體壓力和調節壓力,並透過無線網路把讀數發送至覆蓋整個建築物的網路伺服器。晶圓廠控制室裡的網站管理軟體工具,會自動記錄資料並顯示即時讀數;透過分析氣體消耗速率,技術人員能快速並準確預測氣體使用量,進而建立氣體補給時間表,減少氣體浪費、確保工廠不會停工。
透過集中收集氣體使用資料,系統可提供趨勢分析做工廠管理,使產能在需求量攀升時更有效增加。WSN 亦可部署在資料中心、石油和天然氣精煉廠、交通運輸系統及任何類型的工廠或工業應用;儘管面對晶圓廠中的混凝土建物和普遍存在的金屬結構,通訊可靠度仍高達「五個 9」,即 99.999%,甚至再提高百倍、達「七個 9」!
演示視頻:
《Linear——可靠的無線感測器網路簡化了半導體製造運作》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2016/1208/34237.html
#亞德諾ADI #凌力爾特Linear #SmartMesh IP
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#工業物聯網IIoT #環境感測器 #無線感測網路WSN
【支援 IPv6 定址、可靠度近百分百的 SmartMesh】
SmartMesh 系列產品可滿足時分、頻分和物理層 (PHY) 多樣性需求,確保無線感測網路 (WSN) 穩定、靈活及可擴展,有兩個版本:支援 IEC62591 標準的 SmartMesh WirelessHART,以及基於 6LoWPAN 和 IEEE 802.15.4e 的 SmartMesh IP。其中,SmartMesh IP 可為網路中的「每個節點」提供原生 IPv6 定址能力,可自動配置、修復及連續自我優化。
SmartMesh IP 入門套件 (Starter Kit) 的軟、硬體組合包括一個管理器和五個節點裝置,開發者可透過 Stargazer 圖形介面 (GUI) 快速建置 SmartMesh 網路;TSCH (Time Slotted Channel Hopping) 技術可解決不同頻率、位置,在不同時間的環境干擾問題,可靠度高達 99.999 % 且耗電量低,適合無法使用電池或電力線的智慧停車、工業流程監控等低功耗應用。
演示視頻:
《ADI / LTC 工業物聯網無線網路——DUST》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2017/1023/37012.html
延伸閱讀:
《WSN 市場:網狀當道、IPv6-based 賽前暖身、LPWAN 旭日初升》
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