《電子技術(shù)應(yīng)用》
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像送快遞一樣傳輸無線數(shù)據(jù)

2017-04-12

作為物聯(lián)網(wǎng)主要接入方式,,無線連接越來越普及,,但與有線連接相比,無線接入方案在安全,、實(shí)時(shí),、可靠與功耗等方面均面臨更嚴(yán)峻的考驗(yàn),。

工業(yè)應(yīng)用對(duì)于可靠性與實(shí)時(shí)性的要求更高,所以一些無線技術(shù)并不適用于工業(yè)領(lǐng)域,。以連接可靠性為例,,99%的可靠性,在一年就會(huì)造成3.65天的計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間,。凌力爾特(Linear Technology)Dust Networks產(chǎn)品部產(chǎn)品市場經(jīng)理 Ross Yu表示,,半天的通信中斷足以激怒工業(yè)用戶,如果一年內(nèi)出現(xiàn)兩次半天通信中斷,,即便工程師在現(xiàn)場解決了問題,,也極有可能丟掉該用戶。 

除了可靠性,,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模(可接入最大節(jié)點(diǎn)數(shù)),、實(shí)時(shí)性、低功耗以及易用性對(duì)于工業(yè)應(yīng)用都非常重要,。凌力爾特的SmartMesh無線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,,簡稱WSN)技術(shù),,針對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用做了很多優(yōu)化,通過集中管理及限時(shí)切跳(Time Slotted Channel Hopping,,簡稱TSCH) 功能,,SmartMesh實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)路由,,從而保證通信的可靠性與實(shí)時(shí)性,。

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多點(diǎn)路由

也稱多路徑(Path Diversity) 

“作為智能無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,SmartMesh IP主要針對(duì)傳感器采集等數(shù)據(jù)量不大的工業(yè)應(yīng)用,。SmartMesh有一個(gè)重要的概念是時(shí)間同步,,”凌力爾特高級(jí)應(yīng)用工程師寧強(qiáng)告訴與非網(wǎng)記者,SmartMesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用集中式管理,,每組網(wǎng)絡(luò)中的管理者(Manager)對(duì)于該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)定期對(duì)時(shí),。管理者對(duì)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的訪問處理時(shí)間都是確定長度(每一個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得的訪問處理時(shí)間即稱為時(shí)間片),“每一個(gè)時(shí)間片里,,一個(gè)節(jié)點(diǎn)到管理者或者另一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信過程采用什么樣的頻率,,分配多少時(shí)間,都是由管理者來決定的,,有了這樣集中式的管理,,當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)與管理者之間的通信被干擾或遇到故障時(shí),就可以通過跳頻的方式,,或者經(jīng)由另外一條管理者指定的路徑,,將數(shù)據(jù)傳輸回來?!?/p>

寧強(qiáng)表示,,SmartMesh的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以作為路由,但無論是下行(由管理者傳至節(jié)點(diǎn))還是上行(由節(jié)點(diǎn)傳至管理者),,數(shù)據(jù)通道路徑及其特性都由管理者事先確定,,而非由節(jié)點(diǎn)來選擇。集中管理的好處之一就是時(shí)延是確定的,,寧強(qiáng)說:“評(píng)估下來,,SmartMesh的傳輸延遲為秒級(jí)?!?/p>

與消費(fèi)類應(yīng)用不同,,在開放與安全之間,工業(yè)應(yīng)用更傾向與選擇安全,,SmartMesh方案也是如此,。凌力爾特的SmartMesh方案并不單純提供芯片,而是一整套完整的封閉方案,,所有與SmartMesh網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的軟件都由凌力爾特提供,。

“SmartMesh開放給用戶的只有UART口(串口)及ADC,,除此之外就沒有其他資源可供用戶配置了。用戶只能通過UART把要傳送的數(shù)據(jù)發(fā)過來,,SmartMesh系統(tǒng)自己打包,,自己發(fā)送,自己去找路徑,?!睂帍?qiáng)打了個(gè)比喻,“SmartMesh就類似于快遞公司,,把東西交給快遞公司以后,,用戶就不用操心后續(xù)如何操作,在限定時(shí)間內(nèi),,快遞公司一定將貨物運(yùn)到目的地,。”

SmartMesh網(wǎng)絡(luò)支持的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)超過萬個(gè)(寧強(qiáng)表示,,單個(gè)管理者最大支持100個(gè)節(jié)點(diǎn),,超過100個(gè)節(jié)點(diǎn)要采用層級(jí)接入的方法拓展);產(chǎn)品連接可靠性超過99.999%,,換算過來就是一年工作時(shí)間只有不到10分鐘的意外停機(jī),;而且針對(duì)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境惡劣的特點(diǎn),SmartMesh非常努力地優(yōu)化了功耗,。Dust Networks產(chǎn)品部總裁Joy Weiss在幾年前接受媒體采訪時(shí)就表示,,在設(shè)計(jì)之初,SmartMesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就重點(diǎn)考慮了無插座(只有電池供電)應(yīng)用場景,,電池供電可以支撐系統(tǒng)運(yùn)行十年以上的時(shí)間,。

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據(jù)凌力爾特的數(shù)據(jù),全球超過120多個(gè)國家部署了6萬例以上的SmartMesh無線網(wǎng)絡(luò),,所以SmartMesh這個(gè)“快遞公司”已經(jīng)得到了越來越多工業(yè)用戶的青睞,。


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