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        窄帶無線自組網技術的應用邊界在哪里呢?

        發布日期:2017-11-04 查看:0 分享

        導讀: 無線產品的通訊可靠性有的時候和距離是有關系的,比如通訊距離很遠的時候,信號本身就發飄很不穩定,這種情況下的網絡不穩定人們通常是可以接受的。

        ZigBee自組網技術存在一定的使用局限性,并沒有取得預期的成功。但是由于其獲得了幾乎所有的國際半導體巨頭的鼎力支持,其鋪天蓋地的廣告宣傳則教育了市場和用戶,讓人們充分的認識到了自組網技術的巨大的潛力,投入到自組網技術的研發的企業也越來越多,但是有一個基本的問題需要搞明白,不是ZigBee自組網的技術實現(源代碼設計)本身出現了什么問題,而是ZigBee自組網所規劃的技術范圍不夠太,導致有很多的應用無法收錄。換句話說,如果你沿著ZigBee自組網的技術規范去設計源代碼,設計出來的網絡的性能可能還不如現有的產品的性能呢。

        這么說來,我們需要重新審視一下無線自組網技術的應用邊界么?是的,我的確這么認為,至少在亞太地區的某些發展中國家是如此的。

        在所有的無線應用中,有幾個非常關鍵的因素需要引起特別的關注,第一個就是無線通訊的距離,這個問題在絕大多數情況下是由于硬件芯片所決定的,和組網協議本身關系不大,試想一個通過多跳構建的網絡覆蓋半徑也只有區區百十來米,實在是讓人難以接受的。第二個問題就是可靠性,但是這個問題往往比第一個問題更具有迷惑性,更容易讓人產生被坑被騙的感覺,為什么這么說呢。因為通訊距離很容易測出來,只需要一收一發兩個節點,幾分鐘之內就可以測試出來該系統的通訊能力了,但是可靠性的測試則要復雜得多,經常出現下面的情況:

        (1) 三五個節點做成的demo系統非??煽?,批量組網的幾十個,數百個節點就不穩定了

        (2) 幾十個節點在通訊量不大的時候還比較穩定,但是通訊頻繁收發的時候就不穩定了

        (3) 網絡短時間運行還算穩定,長時間運行就容易崩潰而無法恢復,形成僵尸網絡

        所以可靠傳輸是無線的最基本的出發點。如果一個系統有時候可以傳輸數據,有時候又不太靈光,那么這款產品就不可能獲得很好的推廣。為什么這么講呢?因為大家誰也不知道你什么時候OK,什么時候又突然就掛掉了。不過在一種情況下大家是可以接收的,那就是你可以明確的指出來,什么情況下我是OK的,什么情況下我是靠不住的。大家使用歐美的產品經常有一個印象,某個地方的設計很難看,很難用,但是你只要按照他的步驟去搞,雖然很別扭,但是得到的結果竟然一致性很好,要么總是對的,要么總是錯的。

        無線產品的通訊可靠性有的時候和距離是有關系的,比如通訊距離很遠的時候,信號本身就發飄很不穩定,這種情況下的網絡不穩定人們通常是可以接受的,好比在高速行駛的列車上或者很深的地下室里打電話容易掉線,但很少有人去對電信運行商破口大罵,這就好比人多交通擁堵一樣,大家可以忍受慢慢騰騰往前挪,但是無法忍受跑的飛快卻出了車禍。

        在通訊可靠性之外,人們不難發現,無線組網技術其實有4 X 3 = 12個維度,而某些通訊期數僅僅支持其中的少數幾個維度,具體如下:

        (1)傳感網傳輸網和的差別

        傳感網基本上是上行為主的網絡,數據只有垂直向上的流動,節點發送密度很低,數據類型單一,數據報文較小,可靠性要求較低,丟了一個數據多發送幾次,只要一次有效就夠了。但是傳輸網則不一樣,通訊非常的頻繁,報文多種多樣(語音,數據,GPS,命令,診斷等),數據有在網絡內部有橫向流動,有的時候有組播,單播甚至全網廣播,數據可靠性要求很高,不能有錯數據,重數據,或者漏數據,報文長度變化不定,有的時候幾十個字節,有的時候幾百個字節甚至上千個字節,有的時候則是持續不斷的數據流。比方說一款儀表,平時一天上報一次數據也就是幾十個字節,但是到了一個月的時候需要做匯總,上報的數據就達到好幾K字節。這就是介于傳感網和傳輸網之間的一種混合模型了。

         

        (2)局域網和廣域網的差別

        通常而言,廣域網指的就是節點數據比較多,超過了255個節點的網絡,局域網就是255個節點以下的網絡,當然這是一種比較寬泛的定義,具體到實際的應用中比較好理解。廣域網比較典型的應用就是無線超表,雖然實際中的節點數量可能達不到255個,但是至少從模型上要考慮到1024個節點的技術架構了;而無線點菜機則是局域網的典型應用之一。這兩者之間到底有什么差異和共性呢?通常人們的理解是廣域網因為節點數量多,數據傳輸可以慢一點,效率可以低一點,哪怕你一天一次確保成功了也是可以接受的,但是局域網則要求你非常的快速,一秒鐘怎么也得支持10個設備通訊一次,這就是非常明顯的效率上的差異。當然如果你能將二者統一起來則更好了

        (3) 靜態網和動態網的差別

        很明顯,靜態網絡就是網絡內部的所有的節點都是靜止不動的,無線抄表就是這種應用;動態網絡就是網絡內的所有的節點都在動態變化之中,車聯網(車載的電臺聯網)就是屬于這種網絡。另外還有一種就是屬于半移動的網絡,顧名思義,半移動就是基站和中繼不動,從站在移動,點菜機和我們的手機都是屬于這種網絡。

        (4) 常電網絡和休眠網絡的差別

        在無線的應用中,設備電力供應充足,有220V的市電或者充足的大電池供應的網絡都可以稱之為常電網絡,這樣的網絡不用考慮休眠和節能的問題。主動喚醒的網絡通常是電池供應的網絡,在GPIO或者定時器的觸發下醒來并進行數據通訊;被動喚醒的網絡通常是電池或者受限制的市電(比如智能家居的單火線面板)供電。如果主站在需要和某個休眠中的節點進行通訊的時候,通常僅僅需要通過無線電磁波喚醒該節點即可,其余節點可以保持在睡眠狀態而不用白白浪費能量醒來或者造成其他不良的影響。

        從上面的分析可以看出,無線自組網從應用的形態上來講,至少有四個大類,每一個大類中至少有三個分支,也就是說至少有12種網絡形態。目前市面上大多數的無線自組網協議,即便是大名鼎鼎的ZigBee自組網也僅僅只支持了其中的少數幾個分支,還有大量的特性沒有標準化到協議棧中來,也難怪用戶用起來總是不太稱手,但是話又說回來,如果將上述特性統統都支持起來,這個協議棧該有多么龐大呢?現有的ZigBee自組網協議棧已經非常的龐大臃腫,廣受用戶詬病了,再進一步擴充下去的得需要多大Flash和SRAM的單片呀,成本又怎么控制呢?

        想當初ZigBee自組網剛剛誕生的時候,它認為自己發現了一個被Wi-Fi和藍牙“啃”剩下的潛力無比巨大市場而興奮不已,沒想到若干年過去了,人們才發現竟然存在一個被ZigBee自組網“啃”剩下的更大的市場在等著大家,不過這一次你確信你是真的興奮不已么?

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