DePlus助力实现超微功耗的个域传感器网络

　　近日，深圳地铁11号线出了一场严重的事故。某施工单位在进行项目作业时打桩“越界”，造成地铁接触网设备受损,全线运行受阻,大量乘客滞留,抢修了10余小时后才恢复通车。

　　国内地铁出现类似的事故已不是第一次。有专业人士告诉记者，如果本次事故发生前在该区域部署了震动传感器网络系统，可能就不会发生这样的悲剧。

　　传感器网络是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况(比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物)。其中，无线传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用，而现今无线传感器网络被应用于很多民用领域，如环境与生态监测、健康监护、家庭自动化、以及交通控制等。

　　个域传感器网络应用需求多，但难度大

　　在各类型的物联网应用中，前端数据采集和传感设备是一个至关重要的环节。而传感器网络的实现首要解决最核心的问题——可靠的数据采集和即时的传输以及超微功耗技术。目前的系统方案中，数据采集一般通过RFID技术来实现;而数据传输则依赖于各种类型的网络技术，其中，新兴的LPWAN(低功耗广域物联网)技术得到越来越多用户的青睐。

　　在全球范围内，用户对物联网服务的需求不断增长，对LPWAN的需求更呈现出立体式的增长。据预测，到2022年，全球LPWAN市场的价值将会超过460亿美元。而LPWAN领域的两大核心技术，一个是当前由Semtech主导的LoRa技术，另一个就是NB-IoT(窄带物联网)，都已在国内得到了广泛认同。

　　这两项技术将LPWAN划分出了两大阵营：单从采用的频率上分析，LoRa物联网技术在非授权频谱上工作，而NB-IoT则使用授权频段，每MHz的成本大于500美元，电信运营商可以选择在防护频段、4G LTE频谱、或者独立网络中部署NB-IoT。

　　“如果要打造一套完备的城域传感器网络，采用LoRa技术要考虑广域网络的基站规模建设维护和同频干扰两大难题。”深圳市德兴达科技有限公司技术总监黄志勇先生在接受记者采访时这样说到。其原因在于：首先，LoRa所属工作频段里的频率资源非常有限，随着实际应用项目的增多迟早会出现“抢频”现象;其次，LoRa网络在工作时需要专用的网关支持，而NB-IoT不存在这样的问题，它的基础设施是直接连接基站和传感器设立，因此LoRa的网络规模如果没有巨大的用户节点支撑很难有如此体量的企业象运营商那样能连续不计成本投入多年而不考虑盈利，同时没有行政干预频谱资源的管理，LoRa的频谱资源也无法得到合理和充分利用。

深圳市德兴达科技有限公司技术总监 黄志勇先生

　　然而，无论是采用哪种LPWAN技术，物联网应用的碎片化，以及前端应用场景和环境的复杂性，都让系统集成商或项目公司经常为物联网前端硬件开发和算法头痛不已。

　　“在传统的传感器网络系统上，系统集成商的做法往往要先规划项目需求，再通过软件的架构去寻找相应的硬件，并通过各种途径来搜索传感器、DTU、电源、通信设备等硬件供应商，进行测试组装。整个过程很复杂、很棘手。”黄总告诉记者，“用户一直希望能将这一切进行整体打包，实现一站式的解决方案。”

　　物联网行业用户，尤其是多数的系统集成商，一直希望有一整套自成系统的、能自组互联的、长时间稳定可靠运行且超微功耗的硬件传感和通讯设备，并且这样的完整硬件系统解决方案和系统软件之间的耦合是简单而快速的，甚至不再需要开发中间件或其他算法级别的软件。

　　DePlus自组网技术带来系统级的超微功耗

　　日前，德兴达站在用户的角度思考后，针对物联网多样化的应用场景开发了一整套具体的DePlus系列RFID产品，协议含前端传感RFID和前端硬件无线联网和算法，协议传输给上层的是具体的采集结果而不是一堆的数据等待分析和判断,并将技术应用定位于区域的物联网解决方案，例如地下工作井、地下通道管廊、大型或超大型社区、商业中心、厂区等。

　　黄总指出：“使用DePlus协议RFID，系统集成商可以从DEPLUS网关直接获得物联感知结果，不再需要在系统软件内再开发具体的和硬件相关的算法，大大减轻了集成商的开发工作量，极大提高的项目速度和系统的可靠性。”

　　德兴达推出的DePlus协议RFID的技术特点在于：

　　采用1/10000超低占空比双向快速通信方式工作方式，又具有身份识别功能和传感器数据采集控制功能的新一代有源RFID识别技术;

　　协议中包含了完整的网络层MESH连接协议，在一个固定区域内部署的路由之间是网状互联关系，可杜绝数据丢包问题;

　　通过网络时钟同步以及时钟纠错和逼近算法，最大限度的利用了空中信道，大大减少节点之间的通讯冲撞概率，从而支持更多的终端数目，降低了网络的硬件成本;

　　引入了广域网网桥和路由的概念，每个微网可以通过它连接到网关，并采用了扩频通讯技术，接收灵敏度可达-130dbm;

　　独创智能路由休眠技术，通过严格的网络时钟同步机制，大大缩短了路由启动时间，并通过独特的信道分配和管理技术使得网络开销减少80%;

　　协议中的传感器接口类型全面，包括IIC/SPI/RS232/485/AI/DI/AD等大部分传感器器件的接口标准，灵活的接口设计加上完善的电源控制机制，使得集成了传感器之后RFID的电能损耗依然控制在极小范围。

　　据黄总介绍，德兴达已将DePlus RFID技术产品化，推出了自组网温湿度传感RFID标签、自组网位移/振动传感RFID标签、自组网烟雾传感RFID标签等近20种传感标签产品、以及自组网通讯路由、扩频路由、网桥、自组网有线网关、无线扩频网关等基础通讯产品等总计30多款专业产品。

　　“DePlus RFID的应用市场非常丰富，我们已经在电力行业中的地下通道管线、智能工井、智能物业等领域有了成功案例。”黄总这样说到。

　　与形成LPWAN互补，错位共存

　　众所周知，LPWAN专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计，它能满足越来越多远距离物联网设备的连接需求。但是，用户在实际应用中却发现NB-IoT是通过长时间的“罢工”实现的低功耗，虽然它的PSM(Power Saving Mode)模式和eDRX(Extended Discontinuous Reception)模式能让终端耗电量大大降低，却以放弃数据的实时性为代价。对于有远程不定期监控(如地下管线、智能工井、智能物业等)需求且实时性要求很高的场景不适合。

　　黄总举例，对电力行业的地下通道管线这种特别的个域传感器网络来讲，要面临很多现实问题。首先，主流的LPWAN技术基本无法覆盖，即使可以做到但成本较高;其次，解决超微功耗问题的之前还需要为标签解决供电问题。在城市地下管廊应用中，德兴达率先推出了完全基于电池供电的信号覆盖小基站产品和解决方案，在国内尚属首创。而基于DEPLUS协议的智能物业无线监测和人员定位系统的硬件解决方案也已经在深圳万科龙岗某超大型社区布网测试成功，再次证明德兴达物联网解决方案的实用性和先进性。

　　“我们的定位很清晰，要把DePlus作为主流LPWAN技术的补充，进行互补和错位应用，让物联网的神经末梢分布得更广泛，也更细致。”黄总对记者表示，“2016年以来，德兴达开始服务于国家电网、南方电网、中国电信、万科、航天科技集团等一大批优质客户。”

　　记者了解到，德兴达已经开始构建起自己的RFID硬件生态圈，目前我们的产品包括了标签、PDA、传感器、网关、能源采集硬件和节能硬件以及各种应用解决方案。接下来，除了巩固DePlus自组网技术优势，德兴达还将与电信运营商合作，在DePlus核心协议的基础上推出自主独特的NB-IoT解决方案，让我们拭目以待!