作為M2M的典型應(yīng)用,自動抄表(水、電、氣等)系統(tǒng)在西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)盛行幾年了!這一概念進(jìn)入中國的時間也不短,但普及的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如預(yù)期,其根本原因就是中國的人力資源成本較低,而自動抄表系統(tǒng)的相對成本還過高,這是中國的國情,也是與西方發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用環(huán)境的最大差異。
簡要回顧一下近年來自動抄表所用的技術(shù):一種是利用網(wǎng)絡(luò)直接傳輸采集的數(shù)據(jù)。這種方法理論上簡單可行,但所受的制約也是明顯的。一是中國的網(wǎng)絡(luò)地址缺口很大,二是需要重新布線。另一種常談及的方法是利用現(xiàn)有的蜂窩通信網(wǎng)。這種方法在城市里的覆蓋普及率很高,但是,受通信模塊和協(xié)議棧的影響,成本居高不下。后來人們又提出熱點(diǎn)和藍(lán)牙的概念,但這兩種方式的特點(diǎn)是高數(shù)據(jù)率,耗電量過大,并不適合于抄表應(yīng)用。近年來,隨著ZigBee技術(shù)的發(fā)展,人們似乎又將目光轉(zhuǎn)到了ZigBee上。無疑,該技術(shù)具有超低的功耗,但根據(jù)目前技術(shù)的進(jìn)展,配置網(wǎng)絡(luò)的成本似乎也不見得低,況且該技術(shù)所用的頻段為2.4GHz頻段,在許多樓宇中,建筑物的隔擋也是一個問題。
在這種背景下,Cyan科技為自動抄表開辟了一條新路,其剛出爐的新產(chǎn)品在深圳舉行的第十三屆國際集成電路研討會暨展覽會正式亮相。
該技術(shù)的思路沿用的是蜂窩通信的變異,即采用蜂窩通信子網(wǎng)的概念。不像傳統(tǒng)的蜂窩通信解決方案,即一表一個通信節(jié)點(diǎn),而是將一個子網(wǎng)合成為一個“節(jié)點(diǎn)”。該節(jié)點(diǎn)稱作為主節(jié)點(diǎn),可以采用傳統(tǒng)的方式與主站通信,而主節(jié)點(diǎn)下面是N個從節(jié)點(diǎn),每個從節(jié)點(diǎn)對應(yīng)著一臺計量表。節(jié)點(diǎn)的配置是靈活的,即任何一個從節(jié)點(diǎn)可以被設(shè)置成主節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)與管理中心的鏈路可以是USB,GSM/GPRS,CDMA,以及以太網(wǎng)等。
這種思路,首先從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模上,大大降低了傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的管理難度,形式上頗有點(diǎn)像電信的接入網(wǎng)。
在子網(wǎng)內(nèi)部,采用自有的協(xié)議棧(MicrelNet),所用的頻率也比較自由,可以利用兩個常用的ISM頻段。“特別是采用430MHz頻段時,建筑物的穿透能力強(qiáng),可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)600米的覆蓋距離,因此比較適合復(fù)雜環(huán)境的樓宇抄表”,Cyan科技的應(yīng)用工程師賀力介紹說。 整個節(jié)點(diǎn)模塊采用一塊Cyan科技的低成本、低功耗微處理器,外加Micrel無線協(xié)議接口收發(fā)器,只需要非常有限的外圍元器件,即購成了節(jié)點(diǎn)模塊的全部。這樣的配置方式?jīng)Q定了其最具競爭性的特點(diǎn),即低成本。“采用該技術(shù)的最大優(yōu)勢就是成本低。平均每個節(jié)點(diǎn)的成本可以降到5美元以下”,Cyan科技的顧問工程師Tony Ward介紹道。不難想象,這也正是該技術(shù)比較適合中國國情的重要因素之一。
為了解決ISM頻段的干擾問題,Cyan采用了多點(diǎn)調(diào)頻的解決方案。調(diào)頻與否的依據(jù)是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的完整性,通過CRC校驗(yàn)來判定。同時,也確保了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。
節(jié)點(diǎn)的功耗可以與ZigBee相媲美,睡眠模式下靜態(tài)電流只有幾個微安,按照通常的應(yīng)用模式,更換一次電池可以延續(xù)幾年的使用壽命。 該方案中還有一個特點(diǎn)就是協(xié)議棧的配置靈活性。這樣,對于不同的應(yīng)用管理模式,比如,抄表周期的長短等用戶的應(yīng)用特征等都可以靈活配置。
從網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)出發(fā),組網(wǎng)的方式比較靈活,支持樹型網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)及ad-hoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),還具有較強(qiáng)的魯棒性。另外,網(wǎng)絡(luò)還具有自愈功能。
根據(jù)公司的展示產(chǎn)品來看,該節(jié)點(diǎn)模塊已經(jīng)嵌入到國內(nèi)一些計量儀表之內(nèi)?!巴ㄟ^這樣的嵌入,由于顯示、驅(qū)動以及其他功能還可以分享微處理器的一些資源,相對成本可以降得更低”,Tony Ward介紹說。另外,這種網(wǎng)絡(luò)還不僅僅只是適用于自動抄表,還適合許多數(shù)據(jù)采集的地方,如倉庫管理,超市應(yīng)用等。