与传统的有线检测系统相比,低功率无线技术显着降低了传感器网络的成本,并且为实现有线方法根本无法实现的传感器网络提供了可能性。
低功耗无线传感器网络(WSN)标准,特别是使用时间同步信道跳频(TSCH)技术的网格体系结构,使网络中的所有节点都能使用电池或收集的能量进行操作,而不会牺牲可靠性或数据吞吐率。
这使应用程序开发人员可以自由地将传感器放置在任何地方,不仅可以在有电源的地方,而且无论在什么地方,应用程序都需要传感器数据。
在高度可靠和低功耗的TSCH WSN和能量收集领域,凌力尔特公司(包括Dust Networks产品部门)一直处于技术创新的前沿。
这些技术齐头并进,为部署具有最少(如果有)电池更换要求的系统的应用程序开发人员提供了更多机会,从而进一步降低了部署无线传感器的生命周期成本,并刺激了物联网(IoT)的发展。
ON World在2012年进行的一项研究表明,WSN的两个属性对工业客户最为重要:可靠性和低功耗(图1)。
成本在研究结果中排名第三。
如果无法解决可靠性和功耗问题,那么成本将不是客户的重中之重。
图1:被认为重要的WSN属性满意程度:重要性重要性数据可靠性:数据可靠性成本/负担能力:成本/负担能力电池寿命电池寿命Dust Networks已经开发了TSCH多年,客户已经采用了TSCH基于Dust Networks的丰富经验,Dust产品很明显,准确同步的时隙,信道跳频和超低功率无线电的结合可以实现最低的功耗和最可靠的WSN。
由于着眼于低功耗,所有节点都可以使用低成本电池运行很多年,而且还提供了使用各种能源(包括能量收集电源)的可行性。
低功耗无线电:IEEE 802.15.4标准为WSN提供了出色的无线电平台。
IEEE 802.15.4标准定义了一个2.4GHz,16通道扩频低功耗物理(PHY)层。
许多物联网技术都建立在此物理层上,包括ZigBee和WirelessHART。
此外,该标准还定义了媒体访问控制(MAC)层,这是ZigBee的基础。
但是,此MAC的单通道性质使其可靠性无法预测。
为了提高可靠性,WirelessHART协议(也称为IEC62591)基于15.4MAC定义了多信道链路层,以实现高可靠性(> 99.9%)。
工业WSN应用程序需要这种可靠性。
2012年初,批准了名为802.15.4e的802.15.4 MAC新版本。
该MAC包括多通道网格和时隙。
符合802.15.4标准的无线电的典型功率输出约为0dBm,同时发送和接收电流的范围为15mA至30mA。
一流的发射电流在dBm为0dBm时为5.4mA,一流的接收电流为4.5mA(基于Linear Technology的LTC5800)。
时间同步可以节省功率和信道跳频。
原始的802.15.4 MAC要求从网状网络中相邻节点发送信息的节点始终保持连接状态,而仅发送/接收自己数据的节点(通常称为“简化功能节点”)可以发送之间休眠。
为了使网络中的所有节点都成为低功耗节点,必须安排节点之间的通信,并且网络中必须具有常识。
同步越严格,路由节点无线电必须处于“接通”状态的时间越短。
状态,从而最大程度地降低了功耗。
在多跳网状网络中,同类最佳的TSCH系统可在数十微秒内同步所有节点。
一旦在网络中有了对时间的普遍而准确的感觉,并且在网络中的节点之间存在成对传输的时隙调度,就可以将信道分配包括在该时间中以实现信道跳频。
信道跳频可减少干扰和多径衰落无线信道本质上是不可靠的。
许多现象可能会阻止传输的数据包到达接收器。
随着无线电功率消耗的减少,这种情况可能会恶化。
当多个发射机同时在同一频率上发送信息时,就会发生干扰。
如果这些发送器无法接收彼此的信息,但是接收器可以