無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)技術(shù)VBee及其應用實(shí)例介紹

一、華奧通的無(wú)線(xiàn)短距自組網(wǎng)項目研發(fā)

　　我公司是一家專(zhuān)注于ODM無(wú)線(xiàn)數據通信模塊的研發(fā)與銷(xiāo)售的高科技企業(yè)，自2006年開(kāi)始研發(fā)短距自組網(wǎng)無(wú)線(xiàn)模塊，現已投入量產(chǎn)的自組網(wǎng)無(wú)線(xiàn)模塊分為二種，一種是基于ZigBee技術(shù)的 2.4GHz 無(wú)線(xiàn)模塊，另一種是基于VBee自組網(wǎng)技術(shù)的470MHz頻段的無(wú)線(xiàn)模塊。

　　ZigBee是由ZigBee聯(lián)盟推出的一種短距離、低功耗、低成本的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。華奧通采用ZigBee技術(shù)的主要產(chǎn)品有HAC-uBee、HAC-LBee等，華奧通的ZigBee模塊已在物流、建筑節能、數據采集等多種項目中獲得成功應用。

　　VBee是經(jīng)過(guò)二年多的研發(fā)、華奧通擁有自主知識產(chǎn)權的一種無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)技術(shù)，采用VBee技術(shù)的產(chǎn)品為HAC-uNet，華奧通的VBee模塊已開(kāi)始應用于工業(yè)控制、數據采集等項目。VBee正是為了彌補2.4GHz頻段的RF模塊的穿透力差，應用于有密集阻擋環(huán)境(如集抄項目和其它工業(yè)控制項目)時(shí)通信效果不理想而設計的，VBee模塊選擇了較低的國家開(kāi)放的公用頻段。

　　二、Vbee簡(jiǎn)介

　　VBee采用MESH結構的網(wǎng)絡(luò )，每個(gè)VBee網(wǎng)絡(luò )中有一個(gè)主節點(diǎn)(稱(chēng)為AP)和帶路由功能的子節點(diǎn)(稱(chēng)為NP)及無(wú)路由功能的末端可休眠節點(diǎn)(稱(chēng)為EP)組成，AP到NP或AP到EP間的數據傳輸稱(chēng)為下傳，NP、EP到AP間的數據傳輸稱(chēng)為上傳。

　　VBee網(wǎng)絡(luò )有如下特點(diǎn)：

　　自動(dòng)組網(wǎng)、自動(dòng)路由

　　一個(gè)VBee網(wǎng)絡(luò )由AP開(kāi)始組建，其網(wǎng)絡(luò )組建無(wú)需外界干預，由網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)上電后自動(dòng)完成。

　　網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)能根據自己的位置與相鄰節點(diǎn)的位置自動(dòng)確定自己在網(wǎng)絡(luò )中的跳數，例如圖1中所示，節點(diǎn)02遠于節點(diǎn)01，但由于節點(diǎn)02可直接與AP進(jìn)行可靠通訊，因此，節點(diǎn)02與節點(diǎn)01同為1跳，在與AP通訊時(shí)，節點(diǎn)02無(wú)需通過(guò)01而可與AP直接通訊。

除了自動(dòng)組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò )中的數據傳輸也是自動(dòng)路由并且是智能選擇最佳傳輸路徑。

　　自動(dòng)選擇最短路徑是VBee的另一大特點(diǎn)，例如圖1中所示，節點(diǎn)09的上傳數據既可以通過(guò)節點(diǎn)07->節點(diǎn)03的路徑到達AP，也可以通過(guò)節點(diǎn)08到達AP，前者的路徑需3跳，而后者的路徑只需2跳，因此，節點(diǎn)09的上傳數據會(huì )自動(dòng)選擇通過(guò)節點(diǎn)08傳輸上行數據。

　　網(wǎng)絡(luò )容量大，覆蓋范圍廣

　　一個(gè)VBee網(wǎng)絡(luò )最多可達1000個(gè)節點(diǎn)，加之網(wǎng)絡(luò )跳數大(最大跳數可達8跳)，因此， VBee的通信覆蓋范圍將大大超出傳統的點(diǎn)對點(diǎn)與點(diǎn)對多點(diǎn)模式的覆蓋范圍。

　　網(wǎng)絡(luò )ID設計，避免相互干擾

　　網(wǎng)絡(luò )ID其中包含有RF模塊的物理信道號，這樣既可以保證同一VBee網(wǎng)絡(luò )中的所有RF模塊在同一信道上工作，也排除了在同一區域工作的不同VBee網(wǎng)絡(luò )間的RF模塊相互干擾的問(wèn)題。

　　數據傳輸碰撞退避設計與數據重發(fā)設計，提高了網(wǎng)絡(luò )數據傳輸成功率

　　根據計算與測試，若不采用碰撞退避與重發(fā)技術(shù)，若網(wǎng)絡(luò )中單跳的成功率為90%，那么，8跳后，數據傳輸的成功率只有43%，即使單跳成功率為99%，8跳后也只有92%。

　　由于VBee使用了數據傳輸的碰撞退避與重發(fā)技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò )內數據傳輸的成功率得以大大提高。

　　易于現場(chǎng)安裝

　　基于一些巧妙的設計，所有節點(diǎn)在現場(chǎng)安裝時(shí)無(wú)需根據現場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行復雜的網(wǎng)絡(luò )靜態(tài)或動(dòng)態(tài)路由設置、也無(wú)需現場(chǎng)設置節點(diǎn)。

　　故障模塊的更換、新增網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)等既無(wú)需進(jìn)行系統重啟，也無(wú)需進(jìn)行設置。

　　這使得普通安裝工人即可完成現場(chǎng)節點(diǎn)安裝、更換等工作。

　　四、VBee模塊與ZigBee模塊的一些比較

　　表2. VBee模塊與ZigBee模塊的比較

　從表2可以看出，同為無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )，VBee模塊與ZigBee模塊的主要區別在于其無(wú)線(xiàn)載頻與無(wú)線(xiàn)傳輸速率的不同，ZigBee采用2.4G載頻，而VBee為400M-500M載頻，這決定了VBee模塊的無(wú)線(xiàn)穿透力要大大好于ZigBee模塊，因此，在有建筑物阻擋的復雜環(huán)境下，VBee模塊的實(shí)際傳輸距離要比ZigBee更遠，傳輸可靠性更高，但VBee模塊的無(wú)線(xiàn)傳輸數率卻較ZigBee模塊低很多，因此，在一些需高標準的實(shí)時(shí)控制的解決方案中，ZigBee模塊比VBee模塊更適合。