沖電氣在日本首次成功開發(fā)了920MHz頻段(1)的無線多跳通信(2)系統(tǒng)。日本總務(wù)省計劃在2012年7月開放920MHz頻段,，該頻段電波到達性高,，有望成為智能社區(qū)、智能住宅,、智能儀表(3)的無線多跳通信最適合的頻段,。
利用信息通信技術(shù)進行電力等能量管理的智能電網(wǎng)正備受矚目。在地區(qū)內(nèi),、家庭內(nèi)靈活運用綠色電力的智能社區(qū),、智能住宅的研究也有很大進展。
為實現(xiàn)智能社區(qū)和智能住宅,，傳送電力控制等信息的通信基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺,。通信基礎(chǔ)設(shè)施由連接室外建筑物間智能儀表等的室外局域網(wǎng) 和連接家庭、辦公室內(nèi)家電及電力設(shè)備的家庭局域網(wǎng) 構(gòu)成,，而無線多跳通信有望實現(xiàn)這一切,。特別是由于智能插座等電力設(shè)備或智能儀表多被設(shè)置在電波難以到達的地方，因此與通信會出現(xiàn)中斷的2.4GHz頻段相比,，電波到達性高的920MHz頻段的使用受到關(guān)注,。
沖電氣開發(fā)的無線多跳通信系統(tǒng)符合日本總務(wù)省正在審議的920MHz頻段IEEE802.15.4(4)標(biāo)準(zhǔn)，并在獲得實驗局許可后實施了驗證實驗,。結(jié)果表明,，以最大規(guī)定的250mW傳輸，通信距離可達10km,，即使在建筑物等障礙物多的城市街道,，以70mW傳輸可實現(xiàn)半徑約150m范圍的直接通信。
今后沖電氣將以920MHz頻段無線多跳技術(shù)為基礎(chǔ),，不斷為智能社區(qū),、智能住宅和智能儀表的普及做貢獻,。并通過將該技術(shù)靈活運用到防災(zāi)、巡邏,、醫(yī)療,、護理等各種新型服務(wù)，努力實現(xiàn)更舒適,、安全,、放心的社會。今后,，還將努力以該技術(shù)為基礎(chǔ)實現(xiàn)產(chǎn)品化,，同時為了使國際普及的ZigBee(4) 標(biāo)準(zhǔn)也能在日本普及，將制定面向智能住宅的支持920MHz頻段的ZigBee標(biāo)準(zhǔn),，并繼續(xù)推動家電,、電力設(shè)備、家庭網(wǎng)關(guān)等互聯(lián)性活動,。
另外,，沖電氣研究人員計劃將于9月14日在北海道大學(xué)舉辦的電子信息通信學(xué)會社會團體會(北海道札幌市)上進行此次開發(fā)成果的演講。
沖電氣開發(fā)的920MHz頻段無線多跳通信系統(tǒng)的特長
無線多跳通信技術(shù),，通過利用電波到達性高的920MHz頻段,，可構(gòu)筑覆蓋各個角落的大范圍網(wǎng)絡(luò)，無須選擇設(shè)置地點,，即可實現(xiàn)穩(wěn)定的通信基礎(chǔ)設(shè)施,。
1)規(guī)模大
降低因路徑探索造成的流量控制，通過研究重傳結(jié)構(gòu)的設(shè)計,，實現(xiàn)了無線設(shè)備臺數(shù)的擴展性,。以這種方式可構(gòu)筑一個基站由數(shù)千臺智能儀表等無線設(shè)備構(gòu)成的大規(guī)模無線多跳網(wǎng)絡(luò)。由于基站數(shù)量減少,，可降低系統(tǒng)的整體采用成本,。沖電氣已擁有利用950MHz頻段通過100 臺規(guī)模的設(shè)備在室內(nèi)外實施評估驗證的業(yè)績，利用本系統(tǒng)預(yù)計可構(gòu)筑擴展到數(shù)千臺的網(wǎng)絡(luò),。
2)可靠性高
針對因車輛等障礙物造成的小范圍內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)連接的變化,，沖電氣通過實施獨特的重傳控制和動態(tài)路徑控制提高無線設(shè)備間的連接性。而且通過各無線設(shè)備自動切換基站的功能,，可抵抗基站故障或基站與中心之間的線路故障，即使在基站維護期間也能不中斷網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)運行,，因此可構(gòu)筑易于維護的網(wǎng)絡(luò),。
3)節(jié)電
迄今為止利用ZigBee，帶中轉(zhuǎn)功能的路由器不間斷的運行實現(xiàn)了終端無線設(shè)備的節(jié)能,。而IEEE802.15.4e的節(jié)電功能可讓路由器休眠,。因此無須路由器的電源工程,，系統(tǒng)整體節(jié)電效果也會提高。而且通過追加根據(jù)數(shù)據(jù)流自動調(diào)整休眠時間的功能,，既可保持節(jié)電效果又能保證低延遲傳輸,。另外，IEEE802.15.4e的標(biāo)準(zhǔn)化活動由于日本總務(wù)省實施的“網(wǎng)絡(luò)綜合控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化推進事業(yè)”而取得成效,，于2011年3月構(gòu)筑了基于IEEE802.15.4e標(biāo)準(zhǔn)的試驗臺,，實施了節(jié)電功能的驗證實驗。
4)設(shè)置簡單
利用自動路徑構(gòu)筑功能,，自動連接臨時設(shè)置的基站或無線設(shè)備,，即可輕松構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)。因此可低成本提供災(zāi)害時臨時設(shè)置的網(wǎng)絡(luò),。另外,，在無線多跳通信中，智能儀表和智能住宅在采用初期無線設(shè)備的設(shè)置密度如果過低,，會出現(xiàn)中繼路徑不足,、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的問題。但開發(fā)了根據(jù)設(shè)置間隔自動調(diào)整傳輸輸出的功能后,，從采用初期開始即可實現(xiàn)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)運行,。特別是此次向920MHz頻段轉(zhuǎn)換時，由于傳輸輸出的上限松動,，可使用更高輸出,，因此即使在設(shè)置間隔寬闊的場所也可使用無線多跳通信。
用語解釋
(1)920MHz頻段
在日本使用915.9～929.7MHz的頻段,，與主要用于傳感網(wǎng)絡(luò)的2.4GHz頻段相比電波到達性高,，因此在海外相同頻段也能廣泛應(yīng)用于智能儀表等。不僅能到達很遠,，而且即使有障礙物也能迂回到達,，適合工廠、醫(yī)院等障礙物較多的場所及室外使用,。日本一直在使用2008年制定的950MHz頻段,，轉(zhuǎn)換成920MHz頻段后，可使用與美國,、亞洲相同的頻段,，有望通過國際合作活化市場。而且傳輸輸出也可從以往的10mW擴大到20mW甚至250mW,。
(2)無線多跳通信
通過其它無線通信設(shè)備,，像接力一樣傳輸數(shù)據(jù)的方法稱為無線多跳通信。由于沒有基站等通信基礎(chǔ)設(shè)施也能進行通信，因此被廣泛應(yīng)用于傳感網(wǎng)絡(luò)等,。
(3)智能社區(qū),、智能住宅、智能儀表
為降低對穩(wěn)定的日本供電網(wǎng)的影響,，同時為普及可再生能源,，以有效管理地區(qū)和家庭內(nèi)部能源、建設(shè)更舒適的社會為目的,，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省正在推行智能社區(qū)和智能住宅措施,。
智能住宅中，利用分電表或智能插座(帶通信功能的電源插座)測量耗電量,，通過家庭內(nèi)耗電量的可視化,，不僅推動節(jié)電，而且在電力需求高峰時控制家電來降低耗電量,，將太陽能發(fā)電的剩余電力儲存在蓄電池或電力汽車中,，并在傍晚后使用的方法將會普及。
智能儀表是對帶有通信功能的電表,、燃氣表,、水表等下一代儀表的總稱，從單純的自動查表到能量控制,，種類范圍廣泛?，F(xiàn)在，各電力公司和燃氣公司針對智能儀表的采用正在推進各種驗證實驗,。另外,，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省針對智能儀表的早期采用，正實施“智能儀表制度研討會”等各種措施,。
(4)ZigBee,、IEEE802.15.4
傳感網(wǎng)絡(luò)等無線多跳通信，作為國際標(biāo)準(zhǔn),，無線方式廣泛使用IEEE802.15.4,，NW方式廣泛使用ZigBee。IEEE802.15.4為了能使用日本的950MHz頻段,，追加了被稱為IEEE802.15.4d的物理層的修正標(biāo)準(zhǔn),，沖電氣進行了主要評議并于2009年完成標(biāo)準(zhǔn)化。對智能儀表的物理層的修正標(biāo)準(zhǔn)被稱為IEEE802.15.4g,，為2011年12月完成標(biāo)準(zhǔn)化正進行最終評議,。另外，面向產(chǎn)業(yè)界的MAC層的修正標(biāo)準(zhǔn)作為IEEE802.15.4e也正在評議當(dāng)中,，追加了路由器的節(jié)電功能等內(nèi)容,，也計劃于2011年12月完成標(biāo)準(zhǔn)化。
智能住宅市場中，雖然ZigBee smart energy profile協(xié)議已經(jīng)普及,，但為了920MHz頻段也能使用，相關(guān)部門正在研討ZigBee SIG-J,。