低功耗无线检测技术进一步刺激物联网发展

第二种不可预知的现象被称为"多径衰落"，即使在预计的视线链路裕量充足的情况下，这种现象也可能妨碍成功发送。当传输信号的多个副本被环境中的物体（天花板、门、人等等）反弹、而各反射副本的传播距离不同时就会出现这种状况。当发生相消干涉时，20dB至30dB的衰落是很常见的。多径衰落取决于传输频率、设备位置以及每一个邻近的物体；对其进行预测几乎是不可能的。图2显示了在26天时间内，在两个工业传感器之间的单条无线通路上的数据包投送率，该系统采用16个通道，图中显示了每一个通道的情况。在任何给定时间，一些通道很好（高投送率），而另一些很差，还有一些处于高度变化之中。重要的是，没有任何一段时间能看到在网络各处所有通路的通道状态处于良好情况。

　　图2：26天内16个通道上的数据包投送

　　channel：通道

　　Time （days）：时间（天）

　　出于这些原因，WSN采用多个通道是至关重要的。通过时间同步和调度将网络划分为多个时隙，即可在特定的已知通道上对传输进行精准的调度，而且通道的选择能随着每一次传输而变更。此外，对网络传输进行调度还可解决"隐性终端问题"，并实际消除网络中的冲突。这样一种机制在超过10，000个 WirelessHART网络中进行了现场实地验证，通常可实现多年的电池使用寿命和高于99.9%的可靠性。

　　在能量收集方面须考虑的问题

　　一旦WSN的功耗要求适当地最小化以后，电源的选择范围就变宽了。环境能源到处都有：光、振动和热量仅仅是这类能源的几个例子，这类能源可以不受限制地得到，并可转换成充足的电能，以运行低功耗TSCH WSN。以下例子说明了一些实际的能量收集技术，这些技术产生超过150μW的功率，这在802.15.4e网络中运行一个典型的IPv6路由节点是富富有余了（例如，Dust Networks的SmartMesh IP产品）。

　　照明──在一个典型的办公楼中，大多数区域都有充足的室内光线，可运行低功耗TSCH WSN。根据美国General Services Administration（其负责制定美国公共建筑的指引）提供的数据，更明亮的区域（例如：工作站区域和阅读面）具有500lux的照度。即使在那些被认为是"一般照明"的区域（比如：大厅、楼梯间以及机械室和通信间）中，照度至少也达到了200lux，而对于大多数会议室来说300lux则是十分普遍的。就200至300lux的光照强度而言，有很多室内小型光伏电池可供使用（例如：G24i 4100低照度太阳能电池板或Sanyo AM-1815(＄3.8013)室内太阳能电池），其能为运作802.15.4e TSCH网络中的一个IPv6路由器提供足够的功率。

　　热能──热电发生器（TEG）靠发热表面的热量产生功率，例如通常认为非常热的常见设备（例如：电脑监视器或大电流电动机）产生的废热。由于无线解决方案变得越来越节能，所以从普遍存在和低至10℃的温差所产生的能量就可作为能源使用了。以下数据可供参考：身体内部的温度和室温之间的典型温差约为15℃。

　　很多能量收集传感器仅产生几百毫伏的输出，因此常常需要升压型DC/DC电压转换器，以将这类输出转换至可用的电源电压范围。凌力尔特的LTC3105(＄3.2800)等 IC提供最大功率点控制，以便传感器以峰值效率工作。LTC3105还允许给电路增加备份电池。因为这些电路的电池仅在环境能源不足或不存在时使用，所以电池寿命可以显著延长，从而降低了与更换电池有关的费用。反过来，如果能源出现间歇（例如，如果周末照明灯或机器关闭），那么在能量收集电路中包括备份电池，可以提供更强的保证和电源连续性。

　　总结

　　通过使传感器的广泛部署具有实用性和简易性，加快了物联网的实现步伐。对于客户和开发人员的群体来说，低功率的可靠无线传感器网络将转化为"无电线/无担忧"。时间同步的槽隙式多通道系统为WSN赋予了客户关键型优势：可靠性和全网络的低功耗操作。

　　WirelessHART和802.15.4e标准是这种网络方案的绝佳体现。低功率运作在选择电源时确保了极大的灵活性，并提供了永久供电的可能性。所有这些因素合起来，使随处使用传感器变得容易得多，也实际得多。