誰需要網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)?為什么Cy-Net更適合無線抄表?

　　當(dāng)今半導(dǎo)體行業(yè)系統(tǒng)成本不斷降低，以及技術(shù)越來越集成，使得嵌入式射頻網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用無處不在。這其中又以ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的宣傳最為廣泛，導(dǎo)致了許多設(shè)計(jì)工程師的印象中ZigBee成為了系統(tǒng)的理想解決方案。然而，對于大多數(shù)系統(tǒng)而言，事實(shí)并非如此。 

　　無論應(yīng)用程序是用在無線超表，環(huán)境控制或者是高層公寓的門禁系統(tǒng)，所面臨的挑戰(zhàn)總是集中在收集和直接控制遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)上。對于這樣的系統(tǒng)來說，嵌入式系統(tǒng)的挑戰(zhàn)可以被簡化為尋找一種連接所需資源和接受器的適宜方法。不過這個(gè)最佳方法可能涉及許多功能，包括環(huán)境，電源，路由時(shí)間，魯棒性或者QoS(服務(wù)質(zhì)量)等等，而且?guī)缀趺總€(gè)系統(tǒng)的要求都不同。 

　　這和容易使工程師立即想到ZigBee的優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)他們可能忽略了一個(gè)很重要的問題-復(fù)雜程度。對于絕大多數(shù)系統(tǒng)來說，ZigBee解決方案復(fù)雜程度太高，在導(dǎo)致系統(tǒng)性能、穩(wěn)定性和成本問題同時(shí)，通常還需要額外努力來達(dá)到規(guī)格的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。很多時(shí)候這種系統(tǒng)所需要的網(wǎng)絡(luò)能力是非常低的。這種情況下，采用一種特定標(biāo)準(zhǔn)的包含許多無需功能的嵌入式網(wǎng)絡(luò)只能增加開發(fā)的時(shí)間。因?yàn)樗痪哂信c其它廠商的系統(tǒng)之間的良好協(xié)調(diào)性，在許多任務(wù)業(yè)系統(tǒng)中使用這種標(biāo)準(zhǔn)的策略常常出現(xiàn)問題。 

　　網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的冗余特性使得它在網(wǎng)絡(luò)魯棒性上具有很大的優(yōu)點(diǎn)。如果網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞，另外一條路徑將自動被選擇(假設(shè)網(wǎng)絡(luò)有足夠的密度，允許另一條路徑)。對相對短距離(100米)的2.4GHz ZigBee來說，這將大幅增加工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的平均成本，這種網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)往往離服務(wù)器幾百米遠(yuǎn)。在一個(gè)鏈接上擁有多個(gè)結(jié)點(diǎn)不但增加了路由時(shí)間，限制了數(shù)據(jù)傳輸速度，而且在高頻譜范圍使用區(qū)域使用高密度網(wǎng)絡(luò)也會大大增加傳輸時(shí)間。而ISM頻段解決方案擁有更好的傳輸范圍，頻段使用，電源要求，從而減少網(wǎng)絡(luò)密度，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，減少成本。 

　　專用網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)除了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)以外的另一個(gè)不錯(cuò)選擇，但是完整的協(xié)議占開發(fā)非常的專業(yè)，是一個(gè)艱巨的任務(wù)。其實(shí)這樣的應(yīng)用程序并不用給工程師增加負(fù)擔(dān)，具有完整文檔的解決方案已經(jīng)存在，它具有下列特性：層次清晰的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，類似于AT命令集的接口工具，硬件參考設(shè)計(jì)和可以直接用于生產(chǎn)的模塊。因?yàn)椴恍枰魏握J(rèn)證，這個(gè)解決方案可以在測試階段后立即應(yīng)用。使用該解決方案，可以在短時(shí)間內(nèi)按客戶需求配置一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)，而不是像ZigBee那樣還需要認(rèn)證。通過客戶定制，專用固件堆棧能完整優(yōu)化系統(tǒng)，例如它的低功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了ZigBee解決方案所能達(dá)到的范圍。 

　　表1 無線技術(shù)的對比 

 

　　* ZigBee 目標(biāo)在 12到18個(gè)月內(nèi)提供對 915/868 MHz 工業(yè)頻段的支持 

　　相對于賽恩的RF-Solved專用網(wǎng)絡(luò)解決方案，ZigBee解決方案更適合于任何節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)間都可以互相通信的專用網(wǎng)絡(luò)，而不是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)?？膳渲玫腎SM頻段的專業(yè)解決方案可以用最少的資源提供最佳的系統(tǒng)，而且應(yīng)該被認(rèn)為是嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案。表1列出了當(dāng)前幾種無線技術(shù)的對比。 

　　圖1 AMR系統(tǒng)需求 

　　嵌入式射頻網(wǎng)絡(luò)逐漸成為了自動抄表(AMR)的標(biāo)準(zhǔn)。對于AMR系統(tǒng)來說最重要的參數(shù)是魯棒性，有效地系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸必須得到保障。為了最大化系統(tǒng)的魯棒性，限制復(fù)雜性和干擾非常的重要。遠(yuǎn)程抄表的系統(tǒng)需求如圖1所示。 

　　專門針對無線抄表需要簡單的解決方案，賽恩的Cy-Net ah-hoc射頻協(xié)議棧集合了保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)魯棒性的所有特性。該射頻協(xié)議棧使用低ISM頻段，避免了2.4GHz頻段的通常問題，而且可以不需要認(rèn)證就可以立即配置。 

　　除此之外，賽恩還提供了一系列的適用各種方案的微控制器，其中包括簡單的低成本數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)或者是具有USB或局域網(wǎng)功能的數(shù)據(jù)集結(jié)點(diǎn)。再加上功能齊全和強(qiáng)大的開發(fā)工具，使得快速定制系統(tǒng)成為了可能。賽恩提供了全程解決方案，可以完成高速、簡單、強(qiáng)勁的無線抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 

　　賽恩Cy-Net結(jié)構(gòu) 

　　賽恩Cy-Net結(jié)構(gòu)示于圖2。 

　圖2 賽恩Cy-Net結(jié)構(gòu)

有效通訊路徑 

　　CM = 中央主節(jié)點(diǎn) 

　　SM = 次節(jié)點(diǎn) 

　　S = 從節(jié)點(diǎn) 

　　賽恩Cyan Cy-Net性能 

　　賽恩Cy-Net機(jī)構(gòu)下列支持： 

　　* 靜態(tài)多級簇型網(wǎng)絡(luò); 

　　* 軟件擴(kuò)展和應(yīng)用程序接口; 

　　* 可靠傳輸和非可靠傳輸; 

　　* 各應(yīng)用程序之間通過端口通訊; 

　　* 自動組網(wǎng) (使用基于名稱的尋址); 

　　* 網(wǎng)絡(luò)自動修復(fù)能力。 

　　自動組網(wǎng)功能 

　　每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能與其它的一個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)商： 

　　* 用來作為一個(gè)連接點(diǎn) 

　　* 用預(yù)定義的組網(wǎng)規(guī)則來選擇 

　　軟件自定義自動組網(wǎng)規(guī)則： 

　　* 最短路徑 

　　* 最高信號強(qiáng)度 

　　* 最佳上行鏈路 

　　* 最少網(wǎng)絡(luò)流量 

　　* 具體節(jié)點(diǎn)特性 

　　組網(wǎng)規(guī)則可以調(diào)整以優(yōu)化執(zhí)行。 

　　組網(wǎng)規(guī)則可以重新配置以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。 

　　自動修復(fù)功能 

　　自動修復(fù)功能可以被自動喚醒。 

　　自動修復(fù)功能可被下列參數(shù)喚醒： 

　　* 網(wǎng)絡(luò)無活動期間 

　　* 傳輸失敗 

　　* 無主節(jié)點(diǎn)信標(biāo) 

　　* 每間隔一段時(shí)間可用于動態(tài)重分布網(wǎng)絡(luò) 

　　* 保證節(jié)點(diǎn)可以和主節(jié)點(diǎn)通訊 

　　為什么在遠(yuǎn)程抄表中使用Cy-Net? 

　　CY-Net樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥m合遠(yuǎn)程抄表，其特點(diǎn)是： 

　　* 一個(gè)數(shù)據(jù)收集點(diǎn) – 中央主節(jié)點(diǎn); 

　　* 多個(gè)讀表單元 – 從節(jié)點(diǎn); 

　　* 任意從節(jié)點(diǎn)都可以重復(fù)數(shù)據(jù)，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò) – 次節(jié)點(diǎn)自動組網(wǎng)/自動修復(fù); 

　　* 無需配置節(jié)點(diǎn); 

　　* 可動態(tài)增加/刪除節(jié)點(diǎn); 

　　* 可容忍干擾/故障低功耗; 

　　* 可合并使用電池的設(shè)備; 

　　* 具體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能機(jī)制延長了電池壽命。