國內外無線傳感器網絡專利分析

傳感器網絡技術的發(fā)展和應用取得了很大的進展。在家庭自動化、工業(yè)自動化、樓宇控制、智能計量和電源管理市場等市場尤為顯著。同時，無線傳感器網絡的標準制訂工作進展迅速，大大減少了智能傳感器和無線傳感器網絡的復雜性。美國頒布的專利總數依然逐年增加，2009年頒布的專利是2005年的兩倍以上，這表明無線傳感器網絡技術的研發(fā)活動在近幾年十分強勁。

　　信息革命的第三次浪潮正悄然來臨并將最終改變社會、企業(yè)、社區(qū)和個人生活的方式。這次信息革命既是大家熱論的物聯網，也是新一代互聯網和無處不在計算模式的最新版本。為使物聯網能達到全球互聯和隨時隨地與任何人和物通信的能力，物聯網涉及非常廣泛的信息產業(yè)技術。其中無線傳感器網絡（WSN）技術備受關注。

　　無線傳感器網絡一般是由在空間分布的和獨立的網絡節(jié)點組成的。節(jié)點包含有傳感器來監(jiān)控節(jié)點的物理或環(huán)境條件，如溫度、聲音、震動、壓力、運動或污染物等。每個節(jié)點通常帶有無線電收發(fā)器或其他無線設備通信設備以通過網絡把傳感數據傳輸給數據庫和其他用戶。這樣，無線傳感器網絡可以用于數據收集（DataCollection）、目標跟蹤（Objecttracking）以及報警監(jiān)控（Alarmmonitoring）等。

　　過去幾年來，國內外無線傳感器網絡技術的發(fā)展和應用取得了很大的進展。在家庭自動化、工業(yè)自動化、樓宇控制、智能計量和電源管理市場等市場尤為顯著。同時，無線傳感器網絡的標準制訂工作進展迅速，大大減少了智能傳感器和無線傳感器網絡的復雜性。例如，國際電機及電子學工程師聯合會（IEEE）的1451工作組（IEEE1451）建立了一個智能傳感器即插即用（plug-and-play）的標準，使所有符合標準的傳感器能和其他儀器和系統(tǒng)一起工作。

　　這一系列標準被稱為IEEE1451的智能傳感器（包括傳感器和驅動器）接口標準，包括界定不同接口的不同標準用來連接傳感器和微處理器、儀表系統(tǒng)以及控制異地網絡。在這些標準中，IEEE1451.5部分是目前很多研發(fā)活動的集中點。IEEE1451.5部分規(guī)定了能使與1451兼容的傳感器和其他設備進行無線通訊的技術。

　　IEEE目前也正在制定無線個人區(qū)域網路（即WPAN）的兩個標準IEEE802.11和IEEE802.15。其中，IEEE802.15.4標準正逐漸被接受成為低速率無線個人區(qū)域網絡（LR-WPANs）物理層和媒體訪問控制的標準。另外，無線傳感器網領域還有兩個基于IEEE802.15.4的工業(yè)標準：ZigBee和WirelessHART。ZigBee是一種作為一個開放的全球標準而制定的無線技術，是為解決低成本、低功耗無線傳感器網絡的特殊需求開發(fā)的。該標準充分利用IEEE802.15.4的無線收發(fā)器物理層規(guī)范，并采用在全球均可經營而無需特殊許可的頻率范圍：2.400—2.484千兆赫，902—928兆赫和868.0—868.6兆赫；WirelessHART是另一個由HART通信基金會開發(fā)的開放標準的無線網絡技術。該協議采用了時間同步、自我組織和自我修復的網狀網絡結構。該協議目前支持通過使用IEEE802.15.4標準的無線電媒體并在2.4GHzISM波段操作。

　　此外，其他行業(yè)標準和專有系統(tǒng)也可能作為用于實施無線傳感器網絡技術的選擇。例如，EnOcean是在樓宇自動化領域廣泛使用的無線通信系統(tǒng)，也被認為是可能用在無線傳感器網絡的一種技術，但它并沒有經任何公認的標準化機構進行標準化。而Z-Wave是為家庭自動化設計的無線通訊專有標準，特別針對在家用和輕型商用環(huán)境中的遙控應用。該技術采用低功耗無線收發(fā)器嵌入或裝到家庭電子設備和系統(tǒng)中，例如照明系統(tǒng)、家庭訪問控制系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)和家用電器。這項技術已被Z-Wave聯盟標準化。Z-Wave聯盟是一個國際生產廠商之間的聯盟，負責協調Z-Wave產品和設備的兼容性。

　　同時，一些現有的標準也正在被修改以適應無線傳感器網絡技術。例如，基于IEEE802.11標準的無線局域網（WLAN）標準、稱作WiFi標準、被加入了一種支持低功耗的版本——所謂的低功率WiFi，以用于實現無線傳感器網絡技術。

　　美國專利局的數據顯示，在無線傳感網技術方面，美國擁有最多的已授權的專利，日本其次，加拿大、韓國和法國隨后。同時，美國也擁有最多的已公開的專利申請，韓國其次，日本、瑞典和臺灣隨后。美國頒布的專利總數依然逐年增加，2009年頒布的專利是2005年的兩倍以上，這表明無線傳感器網絡技術的研發(fā)活動在近幾年十分強勁。

　　如將美國專利分布狀況按照公司來分析，在無線傳感器網絡技術上領先的15個頂級公司分別是：思科（Cisco）、愛立信（Ericsson）、費希爾羅斯蒙特（Fisher-Rosemount）、通用電氣（GE）、霍尼韋爾（Honeywell）、IBM公司、英特爾公司（Intel）、微軟公司（Mircosoft）、摩托羅拉（Motorola）、NEC公司、諾基亞公司（Nokia）、飛利浦公司（Philips）、三星公司（Samsung）、西門子公司（Siemens）和索尼公司（Sony）。其中，諾基亞公司擁有的已授權的美國專利數量最多，摩托羅拉、英特爾和微軟緊隨其后；三星公司擁有的已公開的美國專利申請數量最多，隨后是霍尼韋爾、微軟、摩托羅拉和NEC公司。另外，值得注意的是，IBM公司是目前在物聯網方面全面領先的公司之一。