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 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，因此我們採 用 XBee DigiMesh 為實驗對照組。

在硬體架構上我們為了追求公平，XBee 所搭配的微處理器與本 研究同樣使用 ATmega328P，如此可以免除微處理器的處理效率差易 導致的封包遺失的問題，在輸出功率上面 XBee 與 nRF24l01 同樣為 1mW 輸出功率的版本，天線方面採用同強度的天線，以讓整體硬體 差異最小化，詳細實驗硬體規格比較如表 2.1，實驗實體如圖 2.4。

表 2.1 實驗平台軟硬體對照表

圖 2.4 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 2.5 所示。

本研究 對照組

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

實驗數據的分析上，我們主要分析資料收集站(圖 2.5 中的綠色節 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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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 20002500 30003500 40004500 50005500 60006500 70007500 80008500

40.00%

耗。我們認為兼具全節點低功耗功能的我們佔有優勢。

利用此次實驗的結果我們將在未來把網路連結的更換次數放入 使用者介面，並且告知可能需要新增節點的地方以利提升傳輸成功 率。

103 年 11 月底時將多物理量測型態感測器之置於中正大學之戶 外測試，此期間南部天氣晴朗，無下雨，也無地震，因此多物理量測 型態感測器只有溫濕度有較明顯之變化，如下圖 2.8 所示。

圖 2.8 溫度與濕度變化資料

溫度於攝氏 20 度到 30 度之間變化，戶外濕度 40%至 90%之間 變化，此驗證多物理量測型態感測器與硬體網路架構是可行的方式。