實作與結論

系統評價方式必須公平且有公信力，為此選用 Digi International 所出產的 XBee 做為我們比較的對象。XBee 是一種在 2.4GHz 頻段上工作的 IEEE802.15.4 產品，其作為商業化的無線射頻模組有一定程度上的穩定與使用率。XBee 擁有 眾多不同的通訊協定版本，其中包含基礎的 IEEE802.15.4 版本、在其基礎之上 的 Zigbee 版本與 DigiMesh 2.4 版本，在做為一個好的對照組的抉擇中我們認為

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DigiMesh 2.4 擁有幾個重要的特性是跟我們研究相似的：(1)DigiMesh 只有一種 節點狀態，相較於 Zigbee 網絡設置更簡單、(2)DigiMesh 不論任何的節點皆有 擴展網路的功能而 Zigbee 中只有 Coordinator 與 Router 擁有擴展網路的能力、

(3) DigiMesh 並不依靠單一的 Coordinator 或 Gateway 來同步，透過提名與投票 的機制來決定時間由誰同步，進一步使得網路能有較高的抗干擾與損壞能力。

(4) DigiMesh 裡允許任何的節點進行睡眠而非像 Zigbee 只能允許 End Device 進 行睡眠。而以上提及的特點做為戶外無線感測網路平台的對照組是非常重要的，

通訊協定 自行研發之感測網路協定 IEEE802.15.4 , DigiMesh

微處理器 ATmega328P ATmega328P

無線射頻模組 nRF24l01 Xbee DigiMesh 2.4

工作頻段 2.4GHz 2.4GHz

RF功率 1mW 1mW

天線 SMA RP-SMA

省電模式 全節點皆可 只有End Device可執行

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圖 4、實驗實體

實驗將系統與對照組放置於中正大學電通館二樓，並設置十一個節點於二 樓走廊。兩邊的實驗系統配置皆為每分鐘傳一筆感測資料；每二十秒發送一次 特殊封包，接收到的節點會重置看門狗(Watchdog)；每一百秒沒收到特殊封包 看門狗會讓節點重開機。實驗運行共五天，各節點的擺放位置如圖 5 所示。

圖 5、實驗一的實驗環境示意圖

實驗數據的分析上，我們主要分析資料收集站(圖 5 中的綠色節點)所接收 的封包訊息並將資訊統整於圖 6。圖 6 中我們將節點的資料順利到達資料收集 站做為一次成功的傳輸，反之沒收到資料當作失敗，並在封包中夾帶封包編號 以利我們統計節點總共傳輸的封包數。圖 6 中我們也加入各個節點總共傳輸次 數的直條圖，以便觀察各節點是否正常運作，從圖 6 中可以看出 XBee 的六號 節點並沒有成功的運行至最後一天，其設置的地點電源疑似遭人為撞擊導致無 法正常供電，所以在實驗探討的部分六號節點將不做討論。

224 223 222 221

樓梯 樓梯

2 S

3 4 5 1 7

6 9

8 10

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圖 6、資料接收站接收的封包成功率與總接收筆數分析圖

從資料接收站接收到封包的成功率來看，我們可以看出在大部分的節點中，

我們節點的傳輸成功率互有高低且差異不到 1%，這顯然是很好的現象，因為 XBee DigiMesh 模組雖然任意節點皆可以進行低功耗操作，但網路中每隔一段 距離後，仍然需要一個節點主動持續監聽網路中是否有新節點要加入，否則網 路無法進行擴展；而我們的網路採用新節點被動監聽網路封包的方式來加入網 路，這也使得我們能全部的節點進行低功耗，而非 XBee DigiMesh 的大部分節 點進行低功耗。我們認為兼具全節點低功耗功能的我們佔有優勢。

Xbee(筆) 4518 4524 4523 4523 4524 1478 4478 4486 4488 4522 本研究(筆) 5951 6024 6028 6028 6008 5675 5755 5744 5745 6025 Xbee(%) 99.42% 99.69% 99.93% 99.93% 99.25% 89.31% 97.97% 95.99% 94.45% 99.78%

本研究(%) 99.90% 99.40% 99.35% 99.39% 99.08% 90.68% 90.43% 87.60% 90.62% 99.32%

10001500

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圖 7、各節點網路連結更換次數與傳輸成功率

但對於同樣環境下 XBee DigiMesh 沒有這個問題，我們推測是天線造成的 差異，雖然兩者皆採用同樣強度的天線，但由於接頭介面的不同，所以天線無

15 點，並包含 R、G、B 和 NIR(Near Infrared)共四種波段，系統機構以碳纖維及鋁 管材設計製作而成，保有剛性和承載性，又能大幅減輕重量，此系統含 4 波段相 機模組僅重 4.6KG，符合旋翼 UAV 載重限制 5KG 以下之規範[12-18]，系統如下 圖 9 所示。