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感測器/MEMS  

研究人員打造戒指般大小的微型節點原型

上網時間: 2013年11月26日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:物聯網  IoT  加速度計  無線節點  感測器 

當你置身於一個以眼鏡為顯示螢幕,而電腦就在口袋中的世界,你不禁也會希望加速度計就在你指尖可觸及之處。那麼,無論何時何地,你都能隨心所欲地取得你的鍵盤、滑鼠以及空氣吉他。

這可不是隨意在一家矽谷咖啡廳中聽來什麼含過量咖啡因的評論,而是加州大學柏克萊分校教授Kris Pister的研究目標之一──他曾經協助開啟物聯網(IoT)應用,而今則希望未來能將無線節點封裝於一顆晶片(或指尖)之中。

Pister夢想中的技術節點是在一顆晶片上所打造的完整系統。它不僅包括微處理器與射頻元件,同時還整合了感測器、天線、石英晶體,以及甚至是太陽能電源。Pister在IDTech大會上對與會來賓表示,「你只需要把它放在陽光下,它就會開始與鄰近設備互連。」事實上,該裝置可能具備將熱、動作與RF來源轉變為能量的各種能量採集模組,它還可能利用60GHz短距離無線寬頻新技術。

但他表示,要實現這項整合技術還需要三到五年的時間。這項技術還必須推動更多的MEMS進展──這可能會是新技術以參考時脈與頻率取代石英晶體,以及更進一步的晶片微型化發展等。

柏克萊分校開發出跟大學尺寸一般大小的九軸IMU──Gina
柏克萊分校開發出跟大學尺寸一般大小的九軸IMU──Gina,持續朝晶片上節點的目標邁進。

Pister在柏克萊分校的感測器與致動器中心(Berkeley Sensor and Actuator Center ;BSAC)積極進行這項研究,目前該中心已經能製造出「跟大學戒尺寸一樣大」的原型設備了,他說,「我確定我們將可打造出單晶片的無線節點,而我們也越來越接近這一目標了。」

儘管未來前景看來一片光明,但Pister認為現階段的發展道路上仍有烏雲籠罩。

石油和天然氣產業促進了工業自動化領域的物聯網(IoT)應用。Pister成立的新創公司──Dust Networks(已由凌特科技收購),還曾經協助這些應用的部署。然而,曾經許多美好的前景預測如今看來都遠落於後了。例如,一位市場觀察家曾經預測在2007年以前,IoT的節點數將超越手機裝置,從而帶來81美元的市場規模。然而,「這並沒有發生。我們甚至離先前所預測的數字還有一大段距離呢!」

阻礙物繴網領域成長的問題之一包括缺乏多家供應商共同提供一些可靠且低成本的標準產品。「遺憾的是,大部份的無線產品都起不了什麼作用,最後只會讓業界像在開倒車,而讓大家採用的步調放緩。無線技術的確帶來了嚴峻的挑戰,目前在學界與商用領域的人們仍致力於克服種種困難。」

Pister和其他技術專家持續推動基於網際網路協議(IP)的一系列標準。新的 IoT 版本標準底層採用IEEE 802.14.4e射頻技術,同時並以時間同步的網格網路形式,讓射頻技術在大多時間中能處於關閉狀態,以節省功率。

網際網路工程任務小組(IETF)幾乎已經完成該標準的最後一部份了。這項稱為 6TSCH 或 IPv6 時間同步通道跳頻的標準,將可用於提供指定路徑,讓網狀網路中的無線節點可彼此搜尋與配對。

在IETF與IEEE等組織中透過開放標準程序完成這些技術與標準的整合,需要花費好幾年的時間。「標準的建立是一段緩慢且繁瑣的過程,如果你沒有真正強大的求生意志,就不應該貿然投入。」

新興的標準協議連結IoT與IP 。
新興的標準協議連結IoT與網際網路協議(IP) 。

好消息是工程師們已經打造出 OpenWSN 了,這是採用該標準途徑的可用開放原始程式碼建置。「我感覺開放標準的解決方案已經完成了。」

下一步,就等著打造指甲般大小的無線節點了。

編譯:Susan Hong

(參考原文:IoT on a Fingertip Is Researcher's Goal,by Rick Merritt)





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