ZigBee無線感測網路技術自動控制應用環境
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ZigBee無線感測技術，應用於工控自動化領域，主要是借助其低功耗的無線網路溝通機制所構築的網路系統，搭配各式感測器進行應用端點的環境資料擷取，從槽體計量、流量、溫度等資訊透過無線網絡快速回傳，建構出自動化應用最基礎的通訊與端點資料擷取應用條件...
ZigBee無線技術，其實在工控應用領域中，主要是用其無線化的感測網路應用為主，一般以無線感測網路(Wireless Sensor Network；WSN)型態來整合無線資訊的蒐集或資料採集應用，基本上透過整合可令資料採集端點與無線網路在極小的空間與極低功耗下架構完成，搭配各端點的彼此無線通信能力，來達到掌握工控環境運營資訊的重要手段。
除了ZigBee無線通訊外，其實無線通訊傳輸技術依傳輸距離，仍可分短、中、長距離通訊三大類。短距離無線通訊包括ZigBee、藍牙(Bluetooth)、RFID...等，短距離無線通訊傳輸技術用於商業領域，多鎖定在PAN(Personal Area Network)應用方面，以個人隨身資訊設備交互通信應用為主，例如手機、數位相機等，後來逐漸也延伸出如智慧家電與電子週邊設備的通信應用。
至於中距離無線傳輸技術，則為WLAN，目前泛指IEEE802.11a/b/g/n等，為延伸Lan環境無線化應用為主。而長距離無線通訊技術，則以WiMAX、Lte、GPRS與各式3G無線通訊標準為主。
ZigBee具工控應用條件
而WSN由於在應用時，端點數量越多，所能掌握的工廠實時生產狀態會更精密準確，因此，為了降低WSN的佈建成本，每個感測端點的製作成本必須壓低，而端點運行的功耗也必須壓低，達到縮小化、低成本化感測點的設計目的。
而各端點的測試項目部署，為了讓系統更具彈性，WSN的每個端點也必須滿足具可程式化、可動態組建的應用條件，來達到隨時因應工廠產線調整的設計目的。
觀察WSN應用環境，會發現採行ZigBee作為WSN底層的無線通訊技術，對於發展工業自動控制的資訊傳遞需求相當合適，尤其是發展自動化系統，通訊與感測系統若能對應用環境自動調適與架構，可以更快速完成應用環境部署，同時滿足產線動態調整的應用條件。
藍牙技術雖成熟 感測端點支援數量相對有限
若就各種短距離無線通訊技術發展現況觀察，在行動電話、平板電腦的大量應用下，藍牙無線傳輸技術在成本與相關解決方案資源最為豐沛，應用也相當廣泛，因此藍牙無線通訊技術可說是目前短距無線傳輸應用中最為成熟的無線技術。
但實際上在工控自動化應用方面，藍牙因有其限制限制存在，ZigBee無線通訊技術雖傳送距離稍短，但卻在傳送的功耗相對較低，即便ZigBee在商用與個人應用領域無法與藍牙無線傳輸技術匹敵，加上網路的佈建型態與端點數量的支援，ZigBee反而能在發展工控與智慧家庭領域更具實用性。
ZigBee在工控領域主要是以無線感測網路應用為主，WSN為單個至數個無線資料收集器與數量眾多的感測器(Sensor)構成的無線網路系統，WSN在元件端點間透過無線方式進行資訊交換，ZigBee的技術底層條件，相當適合發展此類應用。此外，Bluetooth SIG也積極要將藍牙無線通訊技術，導入熱門的工控自動化應用領域，例如把藍牙的可連接節點量，從早期的7個藍牙裝置持續進行數量擴展，藉由節點量的提升滿足WSN的端點數量需求，但可支援的數量受限技術底層設計，數量仍遠小於ZigBee。
競爭技術漸增 ZigBee仍具WSN應用條件
即便是現有的無線技術，如Wireless Ad hoc NETwork(WANET)也是相對接近WSN的應用架構，WSN的終端節點動輒是WANET的十多倍甚至數百倍的數量，礙於成本前提，WANET架構勢必造成成本暴增。另本文先前也提及，WSN每個終端節點的體積、耗能、運算效能與可用記憶體在成本前提下，能使用的硬體資源也相對有限，這也成為WANET發展WSN應用的限制。
此外，為了便於部署，WSN的每個終端節點的佈建密度較高，也必須搭配更高的容錯設計，加上WSN的網路拓樸(topology)也因為佈建需求有經常性的變化，無線網絡必須具備自我重組、重建的應用彈性。
基本上大部份的WANET為利用點對點(point-to-point)的無線通訊需求，WSN則採行廣播(broadcast)或群播(multicast)的無線形態傳遞訊息，系統同時也必須支援跳躍代傳機制(multi-hop routing)，為了節省傳播資料量、達到簡省功耗的目的，WSN所使用的端點ID也必須進一步調整，而非用傳統的IEEE802的ID區隔形式。
這些發展WSN必備的功能點，也讓ZigBee發展WSN應用具更高優勢，加上ZigBee傳輸功率相當低、整體運行功耗低，甚至ZigBee的網路節點(Node)還可以達到6萬組之譜，因此ZigBee無線通訊技術一直是被業界當做發展WSN的首選無線傳輸技術。
應用領域寬廣的ZigBee無線傳輸技術
再觀察應用現況，採ZigBee作為無線傳輸技術基礎的WSN設計方案，仍有相當多應用限制待克服，例如，因為各端點的消耗功率極低，如果資料擷取的端點為室內應用居多，點對點的廣播或群播，就很容易因為室內阻隔物影響傳輸信號品質，另外設備造成的電磁波、環境干擾等，都必須一併考慮。
至於WSN的戶外型應用，更能發揮WSN技術優勢，因為若WSN用在土石流環境監看、水文改變監看等用途時，WSN就合適用來作為無線技術底層。此外，都會區的數位電錶的區域型資料擷取方案，也適合採ZigBee來進行技術整合發展，可將區域的電錶資訊先逐一彙整至中繼點進行蒐集後，再彙整資料一次性進行資料遠距發送。
即便ZigBee無線傳輸技術看似已站在發展WSN應用的最佳發展基礎，但實際上運用ZigBee開發的WSN應用，在發展上並非如此順遂。基本上，以ZigBee作為無線傳輸底層技術並非全然沒有任何缺點，因為ZigBee技術標準仍持續進行傳輸協定的完善化，版本變化會直接影響WSN的持續發展進程；此外，ZigBee無線通訊技術為採取堆疊於IEEE 802.15. 4技術標準之上，使得早期ZigBee的公開標準未見一致，造成相關業者採取觀望態度，這也會讓其技術或產品發展趨緩，影響ZigBee產品的端點生產成本與應用價值。
