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物聯網發展趨勢

物聯網應用中，大量設備需要接入網絡。在無線技術日新月異，終端產品層出不窮的今天，它們該以哪種形式接入網絡，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。如果這一個區域只有幾臺設備，當地也有運營商基站信號，根據速率要求最方便的是通過NB-IoT/LTE Cat.1直接接入網絡，而這幾臺設備的利潤也足夠支付流量費；如果這個區域你有幾十臺設備，你可能會咬咬牙辦個最低的流量套餐先用著；但如果這個區域你有上百臺設備，或這幾十臺設備間需要高頻次交互數據時，通用老板會讓你算一筆賬：這幾十臺組一個無線局域網再通過4G上傳會不會更節省？這時，我們把物聯網拓撲分為兩部分，一部分是末端網絡，終端設備間的組網通信，通常終端設備間的數據會匯聚到一個中心節點，這個網絡一般叫LAN或者叫PAN，像Zigbee(現在應該叫CSA，叫習慣了)，BLEMesh，6LowPAN，Wi-Fi都在這個范疇；另一部分是主干網絡，中心節點的北向通信，負責把局域網內的節點數據傳輸到數據服務器。在國內無線應用中，主干網絡是關鍵基礎設施，它一定是基于國有體系的公有網絡或企業專網，運營商積極擁抱變化，從傳統的語音電話服務商變成了物聯網運營商，為物聯網用戶提供如LTE，5G等大帶寬連接服務。對于末端網絡的組網，用戶則更關注應用需求，偏向考慮網絡容量，通訊帶寬，通訊距離，組網能力，易用性，維護成本，發射功率，射頻認證，可靠性等因素。

自組網的困惑

大家發現運營商體系的網絡是不用考慮上面那些問題，因為不管選擇誰家的產品，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，全球范圍內的各聯盟組織也不遺余力的規范網絡，像Wi-Fi，SIG，LoRa，CSA，Wi-SUN，ZETA等組織，聯盟的好處是在世界范圍內去規范了一套網絡體系，大家這樣用，可保證聯盟成員間的產品可以很好的實現“互聯互通”，極大的方便了企業間的數據共享，減少了信息的壁壘，是人類文明的進步的另一種體現。

但如果我們把視角縮到這個網絡是解決末端網絡通訊這一部分時，會發現企業主之間是不希望和不相干的產品“互聯互通”。另外，聯盟為了照顧大多數應用而制定的通訊規則也有一些不適用自己。那為了實現彼此通訊而付的licence成本加到通訊模組并轉嫁到企業主身上是不合適的。不難發現，很多IoT應用可以簡單粗暴的用蜂窩網絡來解決，也可以自己架設企業私有網絡來解決。但當前最經濟適用的方案就是二者的融合，這符合現階段我國基本國情與社會發展特征。

產品的誕生

對于末端網絡的選擇，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。沒有哪個產品能通吃，但每個產品一定有側重。都是在網絡容量、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、自組網產品——Hi-Mesh。按照前面的邏輯，Hi-Mesh在物聯網的底部，它定義了兩種類型的節點，一個節點叫DCU（Data Concentrator Unit）節點，放在數據集中器端，另一類是數據節點Node，Node既可以放在網絡末端，也可以在做Router幫其它節點轉發數據，大大減少網絡維護成本。如下是網絡拓撲圖：

DCU節點作為網絡的發起者，是建立網絡的角色，同時也是所有結點上傳數據的必經之路，它最大支持200個以內Node節點加入網絡，200個節點同時上電，可在5分鐘內快速加入網絡。當DCU節點斷電再上電，網絡會重新組建。

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

如果兩個相鄰Node節點位置發生了變化，它會根據信號強度定期優化網絡路徑，所以不管是前面提到的斷電重啟，還是位置移動，又或者網絡中有了新的障礙物，它都會選擇最優路徑，實現類Mesh的網絡組建，所以，Hi-Mesh是聰明的網絡。

在射頻特性方面，Hi-Mesh射頻前端采用經典的FSK調制，工作在470MHz-510MHz，屬于免授權頻譜范圍。最大發射功率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，網絡的開發、維護“軟”工作也至關重要。DCU與Node的物理通訊接口均采用UART，模組內置Cortex-M4處理器，并嵌入透傳協議，這樣用戶在硬件與軟件的投入幾乎是最低的。在原有的系統架構不變的情況下，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。

應用領域

那Hi-Mesh網絡適用于哪些領域呢？

智慧路燈01作為智慧城市的切入口，路燈需要通過電力線載波/無線通信技術將城市中的路燈串聯起來，形成物聯網，實現對路燈的遠程集中控制與管理。傳統的Zigbee無線通信可以實現組網，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網絡工作在20dBm發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據，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展基礎。

02樓宇、景觀照明

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

配、用電03

低壓配網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，低壓配網的穩定性與可靠性，直接關系到用電的可靠性。智能配電柜的現場溫度、濕度、水浸、開關箱報警等信息的測量靠布線實現是較麻煩的。Hi-Mesh網絡成熟穩定的快速的組網協議，工業級射頻硬件品質，可應用于無線溫度監控系統，地庫交流充電樁的無線組網控制等應用。

04光伏電站

在傳統光伏電站應用中，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，這存在施工量大，組網困難，不易維護等弊端。Wi-Fi，ZigBee無線通信技術較為成熟，已經在光伏發電領域取得了應用，但分別存在技術復雜，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一張網覆蓋概念，該技術具有實現簡單，通信速率高，經濟性好的特點。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，為光伏電站組網提供了新思路。

其他高速、遠距離、自組網場景

利爾達全新設計的自組網產品Hi-Mesh網絡，軟件上具有成熟的網絡通信層，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制造能力，為Hi-Mesh模組提供可靠支持。其高速，遠距離，自組網的能力有效解決通訊網絡末端的各種組網難題，為眾物聯網應用賦能，讓萬物互聯更簡單！

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