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无线通讯技术在停车地磁传感器上应用的优势和劣势

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2019.03.07
信息摘要:
目前在地磁传感器中使用的有采用私有协议的射频模块(比如SuG、2.4G芯片上自己开发私有协议),也有采用LoRaWAN、NB-IoT等标准协…
      目前在地磁传感器中使用的有采用私有协议的射频模块(比如Sub G、2.4G芯片上自己开发私有协议),也有采用LoRaWAN、NB-IoT等标准协议的无线通讯技术。
      LoRa是SemTech公司主推的,基本是在2015年开始逐步被国内厂家所熟悉,如果是LoRaWAN主要是由用户自己架设私有基站(后面会提到很多厂家用的是假LoRa);NB-IoT这2年炒的比较火,是运营商架设的基站,由运营商主导,小编有幸在2015年下半年就开始接触NB-IoT,当时还是非标阶段配合华为一起开始的,到目前已经成功实施了国内第一个真正采用NB-IoT地磁传感器数量过千并上线运营的项目(很多地方也宣传过哪里哪里的NB-IoT智慧停车,但是基本都是个位数的演示试点而已,主要给领导们参观的,小编负责的这个是已安装完成调试,并上线运营的)。
       言归正传,聊聊几个无线通讯技术在停车地磁传感器上应用的优势和劣势。
       私有协议(Sub G、2.4G)
       私有协议主要是无线通讯的帧格式是厂家各自定义的,每个厂家之间是不通用的。厂家研发能力的差异,也决定了协议是否有扩展性和健壮  性,同时协议设计的优劣直接决定了设备无线组网的差异性。
在地磁传感器领域,组网主要有星型组网和MESH组网这2类,下面谈谈这2种组网的差异性、优劣性。
       1、星型组网
星型组网最简单,2层结构,网关是父节点,地磁传感器是子节点,网关固定管理对应的N个子节点,协议实现最简单,数据流向就是地磁传感器发送数据给管理它的网关,网关把数据再送到后台服务器。网关只能管理有限个地磁传感器(一般可能是10——20个左右),每个网关需要配置管理的地磁传感器ID,配置复杂。
那么问题来了,如果某个网关没电、SIM卡欠费等原因导致无法和后台通讯时,那么它所管理的一大片地磁传感器将处理瘫痪状态,无法正常传输数据到后台,这对一个实时的停车系统是致命的,会导致无法收费,造成运营损失。
国内90%厂家的组网方式都是星型组网,因为协议简单,开发难度低。但是对于产品而言,这是最不可靠的。如果只是几个泊位的试点,可能看不出问题,一旦大批量安装就会暴露出各种问题。并且星型组网中每个父节点都是网关,每个网关都要SIM卡,那么会造成需要N多的SIM卡,SIM卡数量多管理也困难,费用也增加,非常不合适。
       2、MESH组网
MESH组网比较复杂,有3层结构,最上层是网关,中间层是转发器,最底层才是地磁传感器。地磁传感器可以和网关、转发器通讯;转发器又可以和网关、转发器通讯;网关和后台服务器通讯。MESH架构可以更好的保证数据可靠性,也就是说任何一个设备的故障,不会影响系统的稳定性,系统依旧正常工作。
由于MESH架构整个通讯会交叉起来,非常复杂,协议如果设计的不成熟,可能会直接造成网络瘫痪。在停车地磁传感器领域采用这种MESH架构的组网屈指可数,因为要做到这个通讯架构,协议层面设计复杂,因此很多厂家不愿意或者没能力花太长时间在这个重要的工作上,都是想着用最简单的星型组网快速做出东西的为多,而不是考虑把基础架构设计结实。小编在地磁传感器上设计的就是这种复杂的MESH自组网协议,在大量项目中稳定可靠,可以做到99.x%不丢包。
这里要强调下有一种假MESH,它也是3层结构,但是他们的设计是倒树型,地磁传感器只能发数据给转发器,转发器只能发数据给网关,这种看起来也是3层结构,实际上和星型组网没任何区别,网关出问题,那么更大范围的一片就出问题了。
       3、星型组网和MESH组网对比
1000个泊位的项目中,每个接收设备管理20泊位为例,对比下组网差异带来的比较:
1000个泊位SIM卡差异达到35张,10000个泊位的话,SIM卡差异将达到350张,SIM卡的管理将非常麻烦,另外网关的维护工作量很大,而          转发器基本不用维护,组网方式的差异在项目实施及维护阶段将体现出产品的优劣。
LoRa
        LoRa存在2种方式,一种是纯LoRa模块,用户开发自己的私有协议;一种是LoRaWAN标准协议,用户自己开发或购买LoRaWAN标准协议模块进行通讯即可。
        采用LoRaWAN标准协议的,在网关端必须是LoRaWAN网关专用芯片SX1301,SX1301同时支持8个通道,吞吐量更大,但是一般厂家买不到SX1301,即使能买到SX1301,在细分的停车行业中独立去开发LoRaWAN网关时得不偿失的;LoRaWAN终端芯片一般用SX1276/SX1278等,这个是面向终端厂家的。
         LoRaWAN网关在架设时要架设在高处,比如楼顶等,需要市电供电,有线网络或4G网络,总之LoRaWAN网关的架设类似运营商基站架设,细分的停车行业厂家很难协调安装需要的那些条件,比如楼顶,市电,网络等,对项目建设进度存在太大阻碍。目前在地磁传感器行业并没有一家安装过单个项目过万的LoRaWAN地磁传感器。
下面聊聊市面上90%的地磁传感器厂家说的LoRa地磁,也就是我上面说的假LoRa。

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