通訊是工業控制系統的重要環節之一，在穩定考量下，目前工業通訊多以有線作為傳輸媒介，近年來，漸臻成熟的無線技術也開始被導入至自動化系統中，不過由於穩定性仍有疑慮，因此多只用在佈線不易、對穩定度要求不高的領域。

　　無線傳輸依傳輸距離可分為長、中、短三類，長距離以WiMAX、GPRS與各種3G標準為主，中距離則為WLAN，也就是IEEE802.11a／b／g，至於短距離則包括Zigbee、藍牙（Bluetooth）、RFID等，短距離傳輸技術在商用領域被鎖定在PAN（Personal Area Network），主打個人身邊的各種設備傳輸，例如手機，後來逐漸延伸到智慧家庭的各種電子周邊設備。

Zigbee走出工控一片天

　　就技術成熟度來看，藍牙是短距傳輸中，最為成熟的技術，拜行動電話所賜，應用也最廣，至於Zigbee，在標準研製初期，本想走藍牙路線，但由於傳輸距離短、功率也低，因此難以在商業領域與藍牙匹敵，後來發現在工控領域，上述的缺點反而成為優勢，這才找到發展重點。

　　致力於Zigbee產品的泓格表示，Zigbee在工控領域主要是以無線感測網路（Wireless Sensor Network；WSN）作為應用，WSN 是由一到數個無線資料收集器以及為數眾多的感測器（Sensors）所構成的網路系統，而元件之間的溝通則是採用無線的通訊方式。為了達到大量佈建的目的，WSN必須具備低成本、低耗電、體積小、容?佈建，並具有感應環境裝置，可程式化、可動態組成等特性，因此相當適合Zigbee發展。

　　目前現有的Wireless Ad hoc NETwork （WANET） 的架構是為最接近WSN的架構。雖然它們同為無固定基礎結構（infrastructure）型的網?，但現有的WANET協定及演算法大多無法直接應用到 WSN 上，其中最主要的幾個原因如下：

1.WSN 的節點常是 WANET 的數十倍至數千倍，故需低製造成本。
2. WSN 節點的體積，能量，運算能力，及記憶體受到極大的限制。
3.WSN 的節點密度高，且較容?故障，因此需有容錯功能。
4. WSN 的網路拓樸（topology）時常改變，需有網?自我重建功能。
5.大部份的 WANET 使用點對點（point-to-point）通訊，而 WSN 主要使用廣播（broadcast）或群播（multicast）通訊，而且需支援多點跳躍傳輸?由（multi-hoprouting）。
6.為節省傳輸資料的能量，WSN 的 ID （MAC address）將不適用傳統 IEEE802系?的 6 個位元組。

　　上述6點限制讓Zigbee在WSN的應用，佔有相當大優勢，由於Zigbee的傳輸功率低，功耗也相對低，而Zigbee的節點（Node）可以做到60,000組，在加上其網路拓墣也適合WSN的使用，因此Zigbee被是為WSN的專屬傳輸技術。

應用寬廣的Zigbee

　　不過就應用領域來看，以Zigbee作為傳輸媒介的WSN仍有其限制，泓格表示，由於功率低，若在室內使用，訊號遮蔽會是相當嚴重的問題，尤其是在重機環境，設備啟動的電磁波將會造成嚴重干擾，因此泓格指出，WSN最佳的應用還是在室外，尤其是在水文或山林遙測，都會相當適合，另外則是在水、電、瓦斯等儀表的訊息傳輸，作法是以利用將同一區域的儀表，各以Zigbee傳輸到一個中繼統一收發點，資料彙整後，再以長距離傳輸技術一次傳輸到總部。

　　另外WSN也可用於軍事安全、監測健康與安全、控制傳輸系統等上，當通訊協定及設施建?好，只需依所要目的做特定偵測，就可以達到監控的效果，在軍事安全上，WSN 可用於戰況的偵測，國家安全的監控，而對於重要的基礎建設，它可以採用監控方式，來偵測其健全性，並建?新的安全資訊系統，以防範恐怖組織或不良分子的破壞。

　　此外在民生應用方面，可以對病人和對設施進行監測，並可應用在追蹤、辨識及定位，這些技術除了可用在臨床病人外，也可對在家的居家老人進行照護。此外，可發展出家園監控管理，當外出時，可對居家環境做偵測，以保持舒適健康又安全的生活環境。ZigBee 應用?域主要有家庭自動化、家庭安全、工業與環境控制與個人醫療照護等，可搭配之應用產品則有家電產品、消費性電子、PC 週邊產品與感測器等，提供家電感測、無線 PC 周邊控制、家電遙控等功能。

Zigbee的內憂與外患

　　然而以Zigbee作為傳輸媒介的WSN並非完全沒有缺點，四零四科技經理石壁淵指出，Zigbee的標準未能底定一直是個問題，這也直接影響了WSN的發展，Zigbee是堆疊是在IEEE 802.15.4標準基礎上設立的，定義了協議的MAC和PHY層，在工廠自動化端，Zigbee的標準相當多，無論是生產線或其他軟硬體都不同，因此在標準統一之前，多數業者都採觀望態度。

　　除了內憂還有外患，除了Zigbee外，Bluetooth SIG也致力要將藍牙導入工控領域，最近要制定的新一代藍芽標準，將把連接節點從最初的7個，往上擴增到256個，2010年可望會有廠商推出藍牙的工控產品。

　　就應用面來看，Zigbee也不是完全沒問題，艾易科技產品行銷部專案主任林啟人表示，Zigbee雖然號稱低耗電，不過必須是在每一節點回傳時間不能過於密集的前提下，才會有低耗電優勢，如果是建置在工廠內部，用來作即時控制或資料傳輸，在密集傳輸情況下，每一節點的功耗勢必大幅提昇，而必須藉由人工方式來更換電源，如此一來Zigbee將會盡失優勢。

　　因此林啟仁認為，Zigbee在工控領域的應用，會以對即時性要求不高的部份為主，不過從全面觀之，不管是泓格、四零四或艾易都一致同意，短距離無線技術將會工控領域未來的趨勢之一，泓格特別看好，WSN的未來發展，不僅在工控環境，諸如橋樑監控或大型環境監測等，WSN都將大有可為。

資料來源: 機電整合雜誌第137期/王明德 2010/1/5

版主悄悄話: 3577泓格因智慧電網題材, 光2009年12月份一個月內股價就漲超過兩倍...