[ 導讀 ] 本文首先對WiMAX和WSN技術相關概念的介紹，分析了兩種技術的發展現狀和各自的特點。在此基礎上認清了兩者之間的關系，WSN作為對WiMax的進一步延伸，共同作為最后一英里的實現技術，前景一片光明。

　　本文首先對WiMAX和WSN技術相關概念的介紹，分析了兩種技術的發展現狀和各自的特點。在此基礎上認清了兩者之間的關系，WSN作為對WiMax的進一步延伸，共同作為最后一英里的實現技術，前景一片光明。

　　最后一英里，在英美也常被稱為Last Mile。Ô­意指完成長途跋涉的最后一段里程，被引申為完成一件事情的時候最后的而且是關鍵性的步驟（通常還說明此步驟充滿困難）。通信行業¾­常使用“最后一英里”來指代從通信服務提供商的機房交換機到用戶計算機等終端設備之間的連接。“最后一英里”中所涉及的用戶指家庭及個人用戶或小型商業用戶等處于網絡終端地位的用戶，而不是大型商業用戶或專業通信公司，因此，連接服務商和用戶之間的線路不會是骨干網絡通常使用的單模光纖。本文講述的是通過WiMax和WSN而實現無線互聯的最后一英里技術。

　　1 WiMax與WSN簡介

　　1.1 WiMax概述

　　WiMax全稱為Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互聯接入。WiMAX是基于IEEE 802.16和ETSIHiper MAN無線城域網(MAN)標準的無線數字通信技術。它可為固定站(例如臺式電腦)提供高達50公里的寬帶無線接入(BWA)距離，為移動站(例如筆記木電腦、移動電話、個人媒體播放器和PDA)提供5-15公里的寬帶無線接入距離。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業務豐富多樣等優點。WiMAX 技術的固定版本(IEEE 802.16 -2004)可使用2- 11 GHz頻段向固定設備提供非視距(NLOS)傳輸，較高的頻率要求視距內的覆蓋范圍。固定WiMAX可在50公里的距離內，以高達75 Mbps的速度提供高吞吐率寬帶連接，該技術可用于各種各樣的固定(IEEE 802.16d- 2004)應用場合，包括‘最后一英里”寬帶連接、熱點和蜂窩回程，以及用于商業的高速企業連通性。與Wi-Fi等無線技術相比，WiMAX具有更強的抗干擾性，可提供更高的帶寬利用率，并且可在更遠距離上以更高的速率傳輸數據。

　　1.2 WSN概述

　　WSN（Wireless Sensor Network）的構想最初是由美國軍方提出的，美國國防部高級研究所計劃署（DARPA）于1978年開始資助卡耐基£­梅隆大學進行分布式傳感器網絡的研究，這被看成是無線傳感器網絡的雛形。WSN是由大量傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統，它能夠實現數據的采集量化、處理融合和傳輸。綜合了微電子技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等先進技術，能夠Э同地實時監測、感知和采[FS:PAGE]集網絡覆蓋區域中各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理，處理后的信息通過無線方式發送，并以自組多跳的網絡方式傳送給觀察者。具體的來講，WSN兼具感測、運算與網絡能力，透過傳感器偵測周遭環境，如溫度、濕度、光照、氣體濃度、震動幅度等，并由無線網絡將搜集到的信息傳送給監控者；監控者解讀報表信息后，便可掌握現場狀況，進而維護、調整相關系統。由于監控物理環境的重要性從來沒有像今天這么突出，無線傳感器網絡已被視為環境監測、建筑監測、公用事業、工業控制、家庭、船舶和運輸系統自動化中的下一個發展方向。無線傳感器網絡的應用一般不需要很高的帶寬，但是對功耗要求卻很嚴格，大部分時間必須保持低功耗。由于無線傳感結點通常使用存儲容量不大的嵌入式處理器，因此對Э議棧的大小也有嚴格限制。另外，WSN對網絡安全性、結點自動配置、網絡動態重組等方面也有一定的要求。WSN的這些特殊性對應用于該技術的網絡Э議提出了較高要求。目前最廣泛使用的WSN的MAC層Э議為IEEE802.15.4。

　　2 WiMax與WsN的發展狀況

　　2.1 WiMax的發展狀況

　　WiMax是一項基于標準的技術，主要用在城市型局域網路（MAN）。由WiMax論壇（WiMax Forum）提出并于2001年6月成形。它可提供最后一英里無線寬帶接入，作為電纜和DSL之外的選擇。它在 IEEE 802.16標準的多個版本和選項中做出唯一的選擇，以保證不同廠商產品的互操作性。在 802.16物理層的三個變體中，WiMax選擇了802.16-2004 版的256carrier OFDM，能夠借由較寬的頻帶以及較遠的傳輸距離，Э助電信業者與ISP業者建置無線網絡的最后一英里，與主要以短距離區域傳輸為目的之IEEE 802.11通信Э定有著相當大的不同。

　　該技術以IEEE 802.16的系列寬頻無線標準為基礎。一如當年對提升802.11使用率有功的Wi-Fi聯盟，WiMax也成立了論壇，會提高大眾對寬頻潛力的認識，并力促供應商解決設備兼容問題，借此加速WiMax技術的使用率，讓WiMax技術成為業界使用IEEE 802.16系列寬頻無線設備的標準。雖然WiMax無法另辟新的市場(市面已有多種寬頻無線網方式)，但是有助于統一技術的規范，有了標準化的規范，就可以以量制價，降低成本，提高市場增長率。WiMax論壇在2004年年底之前，著手開發認證流程，為最后一步的產品測試預作準備。2005年左右，大型供應商推出擁有WiMAX認證的產品，多數產品的頻率不超過11GHz.WiMax進步到可以支持最后一英里，私人和企業應用[FS:PAGE]。2006/07年左右，WiMax解決方案進入筆記本電腦，可直接進行客戶端發送，遞送真正的便攜式無線寬頻，不需外接的客戶端設備(CPE )。

　　WiMax(全球微波互聯接入)不僅在北美、歐洲迅猛發展，而且這股熱浪已¾­推進到亞洲。WiMax又稱為802•16無線城域網，是又一種為企業和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。因在數據通信領域的高覆蓋范圍(可以覆蓋25～30英里的范圍),以及對3G可能構成的威脅，使WiMax在最近一段時間備受業界關注。

　　2.2 WSN的發展狀況

　　國際上比較有代表性和影響力的無線傳感網絡實用和研發項目有遙控戰場傳感器系統（Remote Battlefield Sensor System，簡稱REMBASS --倫巴斯）、網絡中心戰（NCW）及靈巧傳感器網絡（SSW））、智能塵（smart dust）、Intel®，Mote、Smart-Its項目、SensIT、SeaWeb、行為習性監控（Habitat Monitoring）項目、英國國家網格等。還有低成本美軍“狼群”地面無線傳感器網絡標志著電子戰領域技戰術的最新突破。俄亥俄州正在開發“沙地直線”（A Line in the Sand）無線傳感器網絡系統。這個系統能夠散射電子絆網（tripwires）到任何地方，以偵測運動的高金屬含量目標。民用方面，美日等發達國家在對該技術不斷研發的基礎上在多領域進行了應用。

　　英特爾與加利福尼亞州大學伯克利分校曾領導著微塵技術的研究工作。他們成功創建了瓶蓋大小的全功能傳感器，可以執行計算、檢測與通信等功能。2002年，英特爾研究實驗室研究人員將處方藥瓶大小的32個傳感器連進互聯網，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候，評價一種海燕巢的條件。而2003年第二季度，他們換用150個安有D型微型電池的第二代傳感器，來評估這些鳥巢的條件。他們的目的是讓世界各國研究人員實現無入侵式及無破壞式的、對敏感野生動物及其棲居地的監測。該公司開發出了用于家庭護理的無線傳感器網絡系統。根據演示，試制系統通過在鞋、家具，以及家用電器中嵌入半導體傳感器，幫助老年人、阿爾茨海默氏病患者，以及殘障人士的家庭生活。該系統利用無線通信將各傳感器聯網，可高效傳遞必要的信息，從而方便病人接受護理，還可以減輕護理人員的負擔。該無線傳感器網絡系統是英特爾公司在阿爾茨海默氏病患者家庭的合作下，歷時一年研究完成的。

　　日立制作所與YRP泛在網絡化研究所2004年11月24日宣布開發出了全球體積最小的傳感器網絡終端。該終端為安裝電池的有源無線終端，可以搭載溫度、亮度、紅外線[FS:PAGE]、加速度等各種傳感器，準備應用于大樓與家庭的無線傳感器以及安全管理方面。

　　三菱電機日前開發成功了一種用于傳感器網絡的小型低耗電無線模塊。能夠使用特定小功率無線構筑對等（Ad-hoc）網絡。目標是取代目前利用專線構筑的家用安全網絡。具體而言，與紅外線傳感器配合，檢測是否有人、與加速度傳感器配合，檢測窗玻璃和家具的振動、與磁傳感器配合，檢測門的開關，等等。

　　在舊金山，200個聯網微塵被部署在金門大橋。這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動距離——可以精確到在強風中為幾英尺。當微塵檢測出移動距離時，它將把該信息通過微型計算機網絡傳遞出去。信息最后到達一臺更強大的計算機進行數據分析。任何與當前天氣情況不吻合的異常讀數都可能預示著大橋存在隱患。

　　3 WiMax與WSN的各自特點

　　3.1 WiMax的的特點

　　WiMax技術與其他技術如Wi-Fi相比有以下特點:

　　1)傳輸距離遠

　　WiMax的無線信號傳輸距離最遠可達50公里，而Wi- Fi的覆蓋范圍僅僅300英尺左右(約合90米)，因此是無線局域網所不能比擬的，其網絡覆蓋面積是3G(第二代移動通信)基站的10倍，只要建設少數基站就能實現全城覆蓋，這樣就使得無線網絡應用的范圍大大擴展。

　　2)接入速度高

　　WiMax所能提供的最高接入速度是75Mbps，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30多倍。對無線網絡來說這的確是一個驚人的進步。Wi- Fi采用與WLAN標準802.11a和802.11g相同的OFDM (Orthogonal Frequency Division  Multiplexing正交頻分復用)調制方式，每個頻道的帶寬為20MHz。這也和11a和11g幾乎相同。不過因為可通過室外固定天線穩定地收發無線電波，所以無線電波可承載的比特數高于11 a和11g。

　　3)無線“最后一英里”瓶頸限制

　　作為一種無線城域網技術，它可以將Wi- Fi熱點連接到互聯網，也可作為DSL( Digital Subscriber Line數字用戶線)等有線接入方式的無線擴展，實現最后一英里的寬帶接入WiMax可為50公里線性區域內的用戶提供服務，用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。

　　4)提供廣泛的多媒體通信服務

　　由于WiMax較之Wi- Fi具有更好的可擴展性、安全性和QoS(服務質量)，從而能夠實現電信級的多媒體通信服務。高帶寬可以將IP網的缺點大大降低，從而大幅度提高VoIP的QoS。

　　5)使用用戶規模大

　　由于MAC層的差別，一個Wi-Fi接入點只能同時接入數十個用戶，而WiMax一個基站可以同時接入數百個遠端用戶站。而且WiMax可為同一用[FS:PAGE]戶站提供多個業務流的傳輸能力，可以更大地提升實際接入用戶數。

　　3.2 WSN的特點

　　一種技術只有解決客觀世界中存在的問題，滿足社會生產和發展的需求，才能具有生存的空間，就是所說的技術的特點£­£­£­解決矛盾點。同樣WSN的誕生，是為了解決信息高速路上的最后1英里，能夠將各種設備都納入全世界的信息網絡。WSN的特點是：

　　1）低速率，通常小于500Kbps.

　　2）低功耗，能夠用電池供電，并且至少5個月.

　　3）近距離，因為通信的距離很大程度上取決于發射功率，因此功耗低，距離也不遠，滿足某些領域、場合的需要。

　　4）低成本，WSN是靠大量的冗余節點來實實現數據的采集、傳輸，量大必須便宜.

　　5）自組網，最大優勢是能夠自動實現網絡互聯.

　　6）路由轉發，這是WSN中一個非常關鍵，也是一個非常難解決的問題。因為節點的通信距離只有100米左右，組成網絡時，路由節點的能量消耗非常關鍵，怎樣最大限度延長網絡壽命是關鍵。

　　這些特點，滿足了WSN在環境檢測、太空探測、智能家居、醫療、軍事等領域的應用，存在著巨大的應用潛力。

　　4.WiMax與WSN之間的關系及其前景

　　通過以上知識的了解，我們知道WiMax技術主要是應用在無線城域網絡，它是互聯網的一種無線接入方式。互聯網通過它能夠達到的更大的無線覆范圍。而WSN是無線傳感網絡，它不是一種互聯網的接入技術，而只是存在于局部的一個小網絡。在這個網絡里，通過傳感節點，將被感知的對象的一些相關數據如溫度、壓力等傳遞給數據的收集者。WiMax覆蓋范圍再怎么大，它也無法企及一些細微之處。可以舉這么一個例子，在一個大棚是蔬菜的種植場里，安裝了一些WSN的無線傳感節點，通過這些節點組成的WSN無線傳感網絡向計算機傳達大棚里的溫度、濕度、二氧化碳濃度等信息。這樣我們便可以通過互聯網能夠實時的查詢這些相關信息。而僅僅依靠WiMax是做不到這一點的。WiMax所能達到的最后終端也就是一臺可以接入互聯網的設備。WiMax技術使得無線互聯網的最后一英里得到實現，而WSN卻在此基礎上使最后一英里得到進一步的延伸。WSN就像是地球的皮膚一樣，感應著有關信息，通過WiMax無線互聯網技術，使這些信息能夠全球共享，實現真正的全球聯通。

　　WiMax技術與WSN技術的聯合應用使無線互聯網真正完成最后一英里的偉大征程，能夠將各種設備和信息都納入全世界的信息網絡，雖然目前兩種技術的發展還在起步階段，但有如此的光明前景&Eu[FS:PAGE]ml;­又能阻擋得了它們的迅猛發展呢？

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