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：楊帆（）
傳感器節點須具備聯網能力,IIoT實現網絡邊緣智能化
工業聯網機器能感測種類眾多的信息，而這些信息可用來在工業物聯網(IIoT)環境中制定關鍵決策。 位于邊緣節點內的傳感器可能遠何數據匯集點(Data Aggregation Point)，在其過程中，必須透過網關才能鏈接，而這類網關主要負責向網絡傳送邊緣數據。
傳感器構成IIoT體系的前端，我們藉由量測數據，將所感測到的信息轉成可量化的數據，例如壓力、排水量或旋轉次數。 而數據經過過濾之后，則會挑選出寶貴的信息，之后從節點回送到后端系統進行處理。 低延遲的聯機可讓系統在一收到關鍵數據后便能立即進行關鍵決策。
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邊緣節點一般都必須透過有線或無線傳感器節點(WSN)連接至網絡。 在這段訊號鏈中，數據完整性仍非常重要。 如果通訊不連續、斷線或質量下降，優化感測與量測的數據就沒有價值可言。 在設計系統架構時，考慮到的就是穩健的通訊協議。選擇取決于各項鏈接需求，包括距離、帶寬、功率、互操作性、安全性以及可靠性。
對于如EtherNet/IP、KNX、DALI、PROFINET，以及ModbusTCP這類極度要求聯機穩定性的技術而言，有線工業通訊扮演著關鍵角色。 設置范圍深入廠區各角落的傳感器節點是使用無線網絡和網關進行通訊，而網關則依賴有線基礎設施來鏈接到主系統。
傳感器節點須具備聯網能力
未來只有少數聯網IoT節點會單獨采用有線通訊，大多數這類裝置將會采用無線網絡。 高效率的工業物聯網鏈接策略，必須讓傳感器能設置在任何能感測到寶貴信息的位置，不能局限于目前已安裝通訊與電源設備的區域。
傳感器節點須具備一種和網絡進行通訊的方法。 隨著工業物聯網框架對映到此類鏈接的更高階通訊協議，預期有線通訊部分仍會沿用以太網絡。 以太網絡的建置范圍從10Mbps涵蓋100Gbps以上的傳輸率。 而高階速度部分通常瞄準的，是因特網連接到云端服務器主機群之間的骨干線路。
諸如KNX這類速度較慢的工業網絡，其采用雙絞銅線傳送差動訊號，使用30伏特電力，總帶寬為9600bps。
VOL-V2, LTD-K 10(0-5V), NWT32-700-1, MUW250-1, MUW250-2, LWE-250, LWE-200, LWE-275, , LWF-50-A1, LWF-75-A1, LWF-100-A1, LWF-100-A12-30, LWF-130-A1, LWF-150-A1, LWF-175-A1, LWF-300-A1, LWF-375-A1, LWF-400-A1, LWF-400-V1, LWF-425-A1, LWF-450-A1, LWF-500-A1, LWF-550-A1, LWF-600-A1, LWF-650-A1, LWF-700-A1, LWF-750-A1, LWF-800-A1, LWF-900-A1, LWF-1000-A1, LWF-1100-A1, LWF-1250-A1, LWF-50-V2, LWF-350-V1, LWF-650-V1, KDW-10-A1, KDW-15-A1, KDW-25-A1, KDW-50-A1, KDW-75-A1, KDW-100-A1,
工業環境無線網絡面臨多重挑戰
當IIoT無線網絡系統設計者在考慮該采用何種通訊與網絡技術時，將發現自己正面臨著許多挑戰。 他們必須從更高的立場來考慮以下限制:
． 傳輸距離
． 間歇或持續式鏈接
． 帶寬
． 功率
． 互操作性
． 安全性
． 可靠性
傳輸距離
這里所謂的距離，所指的是聯網IIoT裝置數據傳送數據經過的距離。 短距個人局域網絡(PAN)的傳輸距離為公尺等級(圖1)，如藍牙低功耗(BLE)這類技術就適合用來對設備進行試營運。 而傳輸距離達數百公尺的局域網絡(LAN)則可用來在同一棟建筑內安裝各種自動化傳感器。 至于傳輸距離達數公里的廣域網(WAN)，其應用則包括了在占地廣闊的農場內安裝各種農業傳感器。
在理想的無障礙傳輸空間當中，平方反比定律是影響傳輸距離的因素。 然而，現實世界的傳輸距離會因傳輸途徑上包括墻壁、柵欄、植物等物體的阻隔而衰減。
此外，空氣中的水氣也會吸收射頻能量。 金屬物體則會反射無線電波，造成二次訊號(Secondary Signals)在不同時間點抵達接收端，另外額外的功率耗損也會形成破壞性的干擾。
無線電接收器靈敏度會決定 RF幅射能均勻朝各方向傳播，強度等高線會形成一個球狀(A= 4πR2)，其中R是發送端到接收端之間的距離，單位為公尺。 根據弗林斯(Friis)傳輸公式，自由空間損耗(FSPL)和發送端與接收端之間的距離平方以及無線電訊號頻率的平方成正比。
公式中的Pt=傳輸功率單位為瓦，S=在距離R處的功率。
公式中的Pr=接收功率，單位為瓦。
λ(傳輸訊號波長，22157650單位為公尺)=c(光速)/頻率f(Hz)=3×108(m/s2)/f(Hz)或300/f(MHz)
其中f=傳輸頻率
若已知傳輸頻率以及要傳送的距離，那么即可根據FPSL推算出傳送與接收端的數據。 鏈路預算如公式1所示。
Received power(dBm)=Transmitted power(dBm)+gains(dB)–losses...... 公式1
帶寬與鏈接
帶寬是指單位時間內傳送數據的速率。 帶寬局限了IIoT傳感器節點搜集數據以及傳出數據的。 所考慮的因素如下:
． 每個裝置在經過一定時間后產生的數據總量。
． 部署并匯集到某個網關的節點數量。
． 考慮持續或間歇性高峰的傳輸模式，需要多少可用帶寬才足以滿足尖峰時段的需求。
網絡協議的封包大小應配合傳輸數據的量。 22157650 傳輸封包若塞滿空白數據，這種協議的效率就不高。 但將較大塊的封包細切成許多較小的數據封包分開傳送，也得付出耗費資源的代價。 IIoT裝置并不會隨時連上網絡，而是只會每隔一段時間傳送完數據后就脫機，藉以節省電力或帶寬資源。
1004-0.6KG稱重傳感器
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功率與互操作性
如果使用電池的IIoT裝置須要節省電力，那么裝置只要一閑置就必須馬上切換至休眠模式。 我們可依據不同的網絡負載狀態，著手調整裝置的耗電模式，如此將有助于讓裝置的供電與電池容量能夠配合傳送必要數據所需耗用的電力。
網絡中可能出現各種不同節點之間的互操作性勢必成為一大難題。 業界傳統的作法是采用標準有線與無線通信協議，藉以維持因特網內的互操作性。 新興的IIoT產品由于必須配合新釋出技術的快速步調，而導致標準化的工作困難重重。 IIoT產業體系是建立在各項技術的基礎之上，而這些技術則關乎市面上可取得的解決方案。 如果技術被各界廣泛采納，那么達成*互操作性的機率就會更高。
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