未來網路：使我們的感覺擴展至物理世界

Networks of the Future: Extending Our Senses into the Physical World
http://www.physorg.com/news137855709.html

August 13, 2008

(PhysOrg.com) -- 透過 LANL 電腦科學家 Sami Ayyorgun 的研究，一幅擁有無線感應器網路（wireless sensor networks）-- 感應器裝置之網，無須中央基礎建設就能夠運作 -- 的未來圖像，將很快成為更明確的焦點。

這種新技術擁護者看見一種世界，利用部署來改善廣泛的一系列運作。工程師能無線監控幾英里的、橫跨不毛之地的天然氣與石油管線是否有破裂、損壞或是遭盜用。援救工作者在地震之後也許能在倒塌建築物底下的瓦礫堆中偵測到生命跡象。軍隊也許能透過一種感應器網路，注意戰鬥區域或廣大的國界，那能夠迅速地對任何侵入與非法交易提供警報。

"要展望感應器網路所產生的衝擊並不容易，無論是社會層面或經濟層面，" Ayyorgun 說。"如同許多其他研究者，我認為它們會與造就我們生活的網際網路所產生的衝擊相互競爭。"

Ayyrogun 開發出一種通訊方案，那使得這些與其他應用更靠進一步。他首度證明在許多效能測量中，同時獲得（concurrent gains）是有可能的，包括連接、能量、延遲、產量、系統壽命、覆蓋範圍與安全性。

在多面向改善的褒獎中，Ayyorgun 的研究建立在此領域最先進的技術上，他最近的論文「Towards a Self-organizing Stochastic-Communications Paradigm for Wireless Ad-hoc/Sensor Networks」在 IEEE Mobile Ad-hoc and Sensor Systems (MASS) 國際研討會 250 篇以上的手稿中獲得 Best-Paper Award 的提名。Ayyorgun 9/29 於亞特蘭大在 IEEE 這個有名的會議上進行簡報。

如同手機，無線感應器網路倚賴小型的、獨立供電的裝置，通常被稱為「微粒（motes）」，來通訊。但不同於手機，那總是透過基地台來傳遞它們的訊號，多重跳躍（multihop）感應器微粒則利用彼此來傳遞訊號，透過一連串從這一個微粒到下一個的「跳躍（hops）」來傳送通報。在不需要建構基地台網路（那必須有線或實質的能量供應）的情況下，創造出承受資訊的點對點傳輸（ad-hoc）網路，以適合每種獨特的情況，這將能大幅減少成本。

"佈線或強化（beefing up）系統資源很花錢，而且對於許多應用來說通常都不可行，" Ayyorgun 說，稱那是無線網路研究的「一大刺激」。但近乎所有的微粒都倚賴可攜式能源，例如電池，因此這些裝置必須儘可能具備能源效率。"節能是第一級的設計標準，" 他說。

而且能量利用並非唯一的考量。其他效能方面的重要觀點包括系統的連接性（connectivity）；延遲或它認為該傳輸資料的時機；傳輸量（throughput），那測量該系統每次能夠處理的資料總量；以及網路安全性等族繁不及備載。

許多以先進無線感應器網路為目的的解決方案，在犧牲其它東西的情況下，至多設法改善效能達幾個路由權值（metrics）。

Ayyorgun，將這種難題以魔術方塊比擬。通常，要獲得無線感應器網路效能的某一面，例如節能，只能夠靠失去其他方面來達成，例如點對點的延遲。

然而，在 Ayyorgun 的方案中，"所有的顏色都開始相符，" 他說。這種感應器網路更加節能且延遲時間更短，而且早先所提及的其餘效能考量，也一並獲得改善。

"這些微粒隨機地通訊，但它們的隨機行為 -- 如果你想要的話，它們的遺傳密碼 -- 在設計上就擁有群體智慧（collective intelligence），" 他說。這種群體智慧導致在各方面同時獲得效能，他補充。

"我們在每一面都有漂亮的顏色，但它尚未臻於完美，" Ayyorgun 說，他強調無線感應網路仍在開發階段。許多問題仍待處理，正如同我們開始了解這些「未來網路」的潛力。

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