通衢廣陌，利爾達Hi-Mesh無線自組網(wǎng)賦能物聯(lián)網(wǎng)應用

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢

??物聯(lián)網(wǎng)應用中，大量設備需要接入網(wǎng)絡。在無線技術(shù)日新月異，終端產(chǎn)品層出不窮的今天，它們該以哪種形式接入網(wǎng)絡，這沒有要求，也是很高的要求。“通衢廣陌，縱橫馳逐，惟意所之”，可以走的路有很多，但該走大路還是小路，得看實際的需求。

??如果這一個區(qū)域只有幾臺設備，當?shù)匾灿羞\營商基站信號，根據(jù)速率要求最方便的是通過NB-IoT/LTE Cat.1直接接入網(wǎng)絡，而這幾臺設備的利潤也足夠支付流量費；如果這個區(qū)域你有幾十臺設備，你可能會咬咬牙辦個最低的流量套餐先用著；但如果這個區(qū)域你有上百臺設備，或這幾十臺設備間需要高頻次交互數(shù)據(jù)時，通用老板會讓你算一筆賬：這幾十臺組一個無線局域網(wǎng)再通過4G上傳會不會更節(jié)??？

??這時，我們把物聯(lián)網(wǎng)拓撲分為兩部分，一部分是末端網(wǎng)絡，終端設備間的組網(wǎng)通信，通常終端設備間的數(shù)據(jù)會匯聚到一個中心節(jié)點，這個網(wǎng)絡一般叫LAN或者叫PAN，像Zigbee(現(xiàn)在應該叫CSA，叫習慣了)，BLEMesh，6LowPAN，Wi-Fi都在這個范疇；另一部分是主干網(wǎng)絡，中心節(jié)點的北向通信，負責把局域網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務器。

??在國內(nèi)無線應用中，主干網(wǎng)絡是關(guān)鍵基礎設施，它一定是基于國有體系的公有網(wǎng)絡或企業(yè)專網(wǎng)，運營商積極擁抱變化，從傳統(tǒng)的語音電話服務商變成了物聯(lián)網(wǎng)運營商，為物聯(lián)網(wǎng)用戶提供如LTE，5G等大帶寬連接服務。

??對于末端網(wǎng)絡的組網(wǎng)，用戶則更關(guān)注應用需求，偏向考慮網(wǎng)絡容量，通訊帶寬，通訊距離，組網(wǎng)能力，易用性，維護成本，發(fā)射功率，射頻認證，可靠性等因素。

??自組網(wǎng)的困惑

??大家發(fā)現(xiàn)運營商體系的網(wǎng)絡是不用考慮上面那些問題，因為不管選擇誰家的產(chǎn)品，它都是一致的，因為3GPP是標準的，從通訊的最底層就做了約束。

??另外，全球范圍內(nèi)的各聯(lián)盟組織也不遺余力的規(guī)范網(wǎng)絡，像Wi-Fi，SIG，LoRa，CSA，Wi-SUN，ZETA等組織，聯(lián)盟的好處是在世界范圍內(nèi)去規(guī)范了一套網(wǎng)絡體系，大家這樣用，可保證聯(lián)盟成員間的產(chǎn)品可以很好的實現(xiàn)“互聯(lián)互通”，極大的方便了企業(yè)間的數(shù)據(jù)共享，減少了信息的壁壘，是人類文明的進步的另一種體現(xiàn)。

??但如果我們把視角縮到這個網(wǎng)絡是解決末端網(wǎng)絡通訊這一部分時，會發(fā)現(xiàn)企業(yè)主之間是不希望和不相干的產(chǎn)品“互聯(lián)互通”。另外，聯(lián)盟為了照顧大多數(shù)應用而制定的通訊規(guī)則也有一些不適用自己。那為了實現(xiàn)彼此通訊而付的licence成本加到通訊模組并轉(zhuǎn)嫁到企業(yè)主身上是不合適的。

??不難發(fā)現(xiàn)，很多IoT應用可以簡單粗暴的用蜂窩網(wǎng)絡來解決，也可以自己架設企業(yè)私有網(wǎng)絡來解決。但當前最經(jīng)濟適用的方案就是二者的融合，這符合現(xiàn)階段我國基本國情與社會發(fā)展特征。

??產(chǎn)品的誕生

??對于末端網(wǎng)絡的選擇，就像交通出行，不同時間、不同地點、不同人物都應該有它合適的方法。沒有哪個產(chǎn)品能通吃，但每個產(chǎn)品一定有側(cè)重。都是在網(wǎng)絡容量、通訊速率、低功耗、通訊距離幾個方面不斷做平衡做取舍，我們今天分享一個高速、遠距離、自組網(wǎng)產(chǎn)品——Hi-Mesh。

??按照前面的邏輯，Hi-Mesh在物聯(lián)網(wǎng)的底部，它定義了兩種類型的節(jié)點，一個節(jié)點叫DCU（Data Concentrator Unit）節(jié)點，放在數(shù)據(jù)集中器端，另一類是數(shù)據(jù)節(jié)點Node，Node既可以放在網(wǎng)絡末端，也可以在做Router幫其它節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，大大減少網(wǎng)絡維護成本。

??如下是網(wǎng)絡拓撲圖：

??1、DCU節(jié)點作為網(wǎng)絡的發(fā)起者，是建立網(wǎng)絡的角色，同時也是所有結(jié)點上傳數(shù)據(jù)的必經(jīng)之路，它最大支持200個以內(nèi)Node節(jié)點加入網(wǎng)絡，200個節(jié)點同時上電，可在5分鐘內(nèi)快速加入網(wǎng)絡。當DCU節(jié)點斷電再上電，網(wǎng)絡會重新組建。

??2、前面提到所有Node節(jié)點兼具Router功能，這樣，實際網(wǎng)絡布署過程就變得非常簡單，不用考慮該節(jié)點是否離DCU足夠近，但同時帶來的弊端是無法實現(xiàn)網(wǎng)絡低功耗，也就是每個Node的RF電路一直處于持續(xù)接收狀態(tài)，大約有40mA的電流消耗。

??如果兩個相鄰Node節(jié)點位置發(fā)生了變化，它會根據(jù)信號強度定期優(yōu)化網(wǎng)絡路徑，所以不管是前面提到的斷電重啟，還是位置移動，又或者網(wǎng)絡中有了新的障礙物，它都會選擇最優(yōu)路徑，實現(xiàn)類Mesh的網(wǎng)絡組建，所以，Hi-Mesh是聰明的網(wǎng)絡。

??在射頻特性方面，Hi-Mesh射頻前端采用經(jīng)典的FSK調(diào)制，工作在470MHz-510MHz，屬于免授權(quán)頻譜范圍。最大發(fā)射功率20dBm，在50kbps速率條件下室外點對點通訊距離大約1Km，也就是拓撲圖中“一跳”需要考慮的距離。

??除了滿足“硬”的通訊距離以及速率要求外，網(wǎng)絡的開發(fā)、維護“軟”工作也至關(guān)重要。DCU與Node的物理通訊接口均采用UART，模組內(nèi)置Cortex-M4處理器，并嵌入透傳協(xié)議，這樣用戶在硬件與軟件的投入幾乎是最低的。在原有的系統(tǒng)架構(gòu)不變的情況下，只要分別提供一路串口，剩的工作盡管交給聰明的Hi-Mesh好了。

??應用領(lǐng)域：那Hi-Mesh網(wǎng)絡適用于哪些領(lǐng)域呢？

??1、智慧路燈

??作為智慧城市的切入口，路燈需要通過電力線載波/無線通信技術(shù)將城市中的路燈串聯(lián)起來，形成物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對路燈的遠程集中控制與管理。

??傳統(tǒng)的Zigbee無線通信可以實現(xiàn)組網(wǎng)，它工作在2.4GHz頻段，這個公有頻段干擾大，通信距離短。PLC方式可以解決距離問題，但集中器端設計復雜，模塊體積大，距離稍遠后，通訊效果不良。為保證工程項目的可靠實施，通常會采用雙模方案，但成本會大幅上升。

??Hi-Mesh網(wǎng)絡工作在20dBm發(fā)射功率在市政道路上單跳可達1km，路燈間可互做跳板傳輸數(shù)據(jù)，不僅從性能上提升通訊效果，而且大幅減低城市基礎設施建設成本與運維成本，提升城市治理效率，為新型智慧城市的建設提供良好的發(fā)展基礎。

??2、樓宇、景觀照明

??與路燈類似，城市樓宇、工廠、景區(qū)等地方的亮化工程組網(wǎng)控制，為達到分區(qū)亮化，智能調(diào)整的效果，用戶需要有一套可以實時控制每一個節(jié)點的網(wǎng)絡來輔助，過去這些場景一般會采用RS-485作為工業(yè)現(xiàn)場節(jié)點來控制，布線麻煩，維護成本高。Hi-Mesh輕量化DCU節(jié)點可以根據(jù)需要布署在網(wǎng)絡末端，DCU間采用以太網(wǎng)或485通訊，簡化布線，節(jié)省成本。

??3、配、用電

??低壓配網(wǎng)作為供電設備運行的根本，其主要負責電能的控制、保護、測量、分配等，低壓配網(wǎng)的穩(wěn)定性與可靠性，直接關(guān)系到用電的可靠性。智能配電柜的現(xiàn)場溫度、濕度、水浸、開關(guān)箱報警等信息的測量靠布線實現(xiàn)是較麻煩的。Hi-Mesh網(wǎng)絡成熟穩(wěn)定的快速的組網(wǎng)協(xié)議，工業(yè)級射頻硬件品質(zhì)，可應用于無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)，地庫交流充電樁的無線組網(wǎng)控制等應用。

??4、光伏電站

??在傳統(tǒng)光伏電站應用中，存在眾多需要通信的設備：光伏陣列板，逆變器，清掃機器人以及跟蹤支架。這些設備一般采用RS485總線通信方式組網(wǎng)，這存在施工量大，組網(wǎng)困難，不易維護等弊端。Wi-Fi，ZigBee無線通信技術(shù)較為成熟，已經(jīng)在光伏發(fā)電領(lǐng)域取得了應用，但分別存在技術(shù)復雜，通信速率低，成本高的問題。為了解決上述問題，利爾達推出光伏電站Hi-Mesh一張網(wǎng)覆蓋概念，該技術(shù)具有實現(xiàn)簡單，通信速率高，經(jīng)濟性好的特點。Hi-Mesh具有較小的通信延時，良好的抗干擾性和較高的安全性，為光伏電站組網(wǎng)提供了新思路。

??5、其他高速、遠距離、自組網(wǎng)場景

??利爾達全新設計的自組網(wǎng)產(chǎn)品Hi-Mesh網(wǎng)絡，軟件上具有成熟的網(wǎng)絡通信層，易用的接口層，加之利爾達成熟的供應鏈體系，以及射頻模組自動化生產(chǎn)制造能力，為Hi-Mesh模組提供可靠支持。其高速，遠距離，自組網(wǎng)的能力有效解決通訊網(wǎng)絡末端的各種組網(wǎng)難題，為眾物聯(lián)網(wǎng)應用賦能，讓萬物互聯(lián)更簡單！

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