為工業(yè)物聯網正確選擇無線網格網絡協議以實現新應用
實現低功率的系統(tǒng)化方法
通過更全面地考察能量在無線傳感器網絡中的消耗方式，我們可以看到，功耗可以看作是以下的函數：數據流量、發(fā)送數據包所需能量、從一個節(jié)點向另一個節(jié)點成功發(fā)送數據包所需的重試次數。
就每一個數據包所耗能量而言，通過采用對每次重試都提供時間、通路和頻率多樣性的網絡協議 (因此減少了每發(fā)送一個數據包所需的平均重試次數)，可以實現低電流消耗，因為這樣可以提高整個系統(tǒng)的效率，而不是在應用層上造成損失。TSCH 網絡中的通信時間表是高度可配置的，而且通信時隙可以基于應用需求自動分配。TSCH 網絡可以配置為低數據速率，以最大限度降低所需功率，而且這種網絡有潛力采用能量收集技術。同樣，TSCH 網絡可以配置為支持不同的數據報告速率，就像在工廠中常見的那樣，工廠中有變化慢的變量 (例如水箱水位) 和變化較快的變量 (管道中的流量)。TSCH 網絡會自動給網絡的各個部分分配其所需的時隙。因此 TSCH 網絡不是迫使用戶定制其應用以滿足網絡要求，而是可以被定制以滿足種類繁多的應用需求。
實現工業(yè)物聯網
TSCH 已經成為 WirelessHART (IEC62591) 等現有工業(yè)無線標準的基本構件，也是新出現的 IEEE802.15.4e 等 IP 無線傳感器網絡標準的組成部分1。IETF 6TiSCH 工作組也在進行 TSCH 鏈路層的標準化工作2。有關標準采用 TSCH 將有助于 TSCH 繼續(xù)得到更加廣泛的采用。
目前已經證實，在工業(yè)流程監(jiān)視3、圍欄線周邊安全4、數據中心能效5、城市規(guī)模的智能停車解決方案6 等廣泛和要求嚴格的應用中，TSCH 網絡的電池壽命能夠長達多年，而且數據可靠性 >99.999%。TSCH 網絡提供高度可靠、高度可配置的低功率無線網絡，非常適合工業(yè)物聯網。
圖 3：針對 TSCH 進行了優(yōu)化的硬件之優(yōu)勢。本圖顯示了數據包發(fā)送和鏈路層確認接收期間的電流消耗。采用 TSCH 進行了優(yōu)化的硬件后 (例如凌力爾特公司的 LTC5800-IPM)，各個數據收發(fā)操作所需電荷量可以低至 54.5µC。
1 適用于物聯網的可靠、低功率 WSN - http://www.linear.com/docs/44202
2 https://datatracker.ietf.org/wg/6tisch/charter/
3 艾默生過程控制 – http://cds.linear.com/docs/cn/case-study/Dust_Case_Study_Emerson_chs.pdf
4 Integrated Security公司 – www.isc-hydra.com
5 Vigilent公司 - http://cds.linear.com/docs/cn/case-study/Dust_Case_Study_Vigilent_chs.pdf
6 Streetline公司 - http://cds.linear.com/docs/cn/case-study/Dust_Case_Study_Streetline_chs.pdf
配文：
多徑衰落對無線通信的影響
多徑衰落取決于環(huán)境中每一種物體的位置和性能，在任何實際系統(tǒng)中都是不可預測的。不過好的一面是，圖 A1 中所繪圖形隨頻率不同而變化。也就是說，如果由于多徑衰落而未接收到數據包，那么以不同頻率重新發(fā)送，成功的可能性會很高。
圖 A1：多徑衰落導致鏈路質量劇烈變化，甚至僅將接收器移動幾厘米，鏈路質量都會大不相同。
因為環(huán)境中的物體不是靜態(tài)的 (例如，汽車經過、大門開關等)，所以多徑衰落的影響也隨時間推移而變化。圖 A2 顯示了在 26 天時間內對一個 16 通道系統(tǒng)中每一通道的觀察結果，給出了兩個工業(yè)傳感器之間單一無線通路的數據包交付率。可以看出，其周期以周為單位，工作日和周末都清晰可見。在任意給定時間，有些通道質量良好 (高交付率)，另一些則很差，還有一些處于高度變化之中。通道 17 盡管一般都處于良好狀態(tài)，但至少有一段時間交付率為零。網絡中的每條通路質量都類似，但顯示了獨特的通道性能，可以看出，沒有任何一條通道能在網絡各處都適用。
圖 A2：無線鏈路的數據包交付率隨時間不同而變化
由于干擾和多徑衰落的存在，所以搭建可靠無線系統(tǒng)的關鍵是實現通道和通路的多樣性。
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