王健

作為M2M的典型應用，自動抄表(水、電、氣等)系統在西方發達國家已經盛行幾年了！這一概念進入中國的時間也不短，但普及的速度遠遠不如預期，其根本原因就是中國的人力資源成本較低，而自動抄表系統的相對成本還過高，這是中國的國情，也是與西方發達國家的應用環境的最大差異。

簡要回顧一下近年來自動抄表所用的技術：一種是利用網絡直接傳輸採集的數據。這種方法理論上簡單可行，但所受的制約也是明顯的。一是中國的網絡地址缺口很大，二是需要重新布線。另一種常談及的方法是利用現有的蜂窩通信網。這種方法在城市裡的覆蓋普及率很高，但是，受通信模塊和協議棧的影響，成本居高不下。後來人們又提出熱點和藍牙的概念，但這兩種方式的特點是高數據率，耗電量過大，並不適合於抄表應用。近年來，隨著ZigBee技術的發展，人們似乎又將目光轉到了ZigBee上。無疑，該技術具有超低的功耗，但根據目前技術的進展，配置網絡的成本似乎也不見得低，況且該技術所用的頻段為2.4GHz頻段，在許多樓宇中，建築物的隔擋也是一個問題。

在這種背景下，Cyan科技為自動抄表開辟了一條新路，其剛出爐的新產品在深圳舉行的第十三屆國際集成電路研討會暨展覽會正式亮相。

該技術的思路沿用的是蜂窩通信的變異，即採用蜂窩通信子網的概念。不像傳統的蜂窩通信解決方案，即一表一個通信節點，而是將一個子網合成為一個“節點”。該節點稱作為主節點，可以採用傳統的方式與主站通信，而主節點下面是N個從節點，每個從節點對應著一台計量表。節點的配置是靈活的，即任何一個從節點可以被設置成主節點。主節點與管理中心的鏈路可以是USB，GSM/GPRS，CDMA，以及以太網等。

這種思路，首先從網絡規模上，大大降低了傳統通信網絡的管理難度，形式上頗有點像電信的接入網。

在子網內部，採用自有的協議棧(MicrelNet)，所用的頻率也比較自由，可以利用兩個常用的ISM頻段。“特別是採用430MHz頻段時，建築物的穿透能力強，可以實現高達600米的覆蓋距離，因此比較適合復雜環境的樓宇抄表”，Cyan科技的應用工程師賀力介紹說。

整個節點模塊採用一塊Cyan科技的低成本、低功耗微處理器，外加Micrel無線協議接口收發器，隻需要非常有限的外圍元器件，即購成了節點模塊的全部。這樣的配置方式決定了其最具競爭性的特點，即低成本。“採用該技術的最大優勢就是成本低。平均每個節點的成本可以降到5美元以下”，Cyan科技的顧問工程師Tony Ward介紹道。不難想象，這也正是該技術比較適合中國國情的重要因素之一。

為了解決ISM頻段的幹擾問題，Cyan採用了多點調頻的解決方案。調頻與否的依據是傳輸的數據的完整性，通過CRC校驗來判定。同時，也確保了數據採集的準確性。

節點的功耗可以與ZigBee相媲美，睡眠模式下靜態電流隻有幾個微安，按照通常的應用模式，更換一次電池可以延續幾年的使用壽命。

該方案中還有一個特點就是協議棧的配置靈活性。這樣，對於不同的應用管理模式，比如，抄表周期的長短等用戶的應用特征等都可以靈活配置。

從網絡的觀點出發，組網的方式比較靈活，支持樹型網絡、星型網絡及ad-hoc網絡拓撲結構，還具有較強的魯棒性。另外，網絡還具有自癒功能。

根據公司的展示產品來看，該節點模塊已經嵌入到國內一些計量儀表之內。“通過這樣的嵌入，由於顯示、驅動以及其他功能還可以分享微處理器的一些資源，相對成本可以降得更低”，Tony Ward介紹說。另外，這種網絡還不僅僅隻是適用於自動抄表，還適合許多數據採集的地方，如倉庫管理，超市應用等。

圖：Cyan科技無線抄表網絡構成示意圖。