通衢广陌，利尔达Hi-Mesh无线自组网赋能物联网应用

物联网发展趋势

物联网应用中，大量设备需要接入网络。在无线技术日新月异，终端产品层出不穷的今天，它们该以哪种形式接入网络，这没有要求，也是很高的要求。“通衢广陌，纵横驰逐，惟意所之”，可以走的路有很多，但该走大路还是小路，得看实际的需求。 如果这一个区域只有几台设备，当地也有运营商基站信号，根据速率要求最方便的是通过NB-IoT/LTE Cat.1直接接入网络，而这几台设备的利润也足够支付流量费；如果这个区域你有几十台设备，你可能会咬咬牙办个最低的流量套餐先用着；但如果这个区域你有上百台设备，或这几十台设备间需要高频次交互数据时，通用老板会让你算一笔账：这几十台组一个无线局域网再通过4G上传会不会更节省？这时，我们把物联网拓扑分为两部分，一部分是末端网络，终端设备间的组网通信，通常终端设备间的数据会汇聚到一个中心节点，这个网络一般叫LAN或者叫PAN，像Zigbee(现在应该叫CSA，叫习惯了)，BLEMesh，6LowPAN，Wi-Fi都在这个范畴；另一部分是主干网络，中心节点的北向通信，负责把局域网内的节点数据传输到数据服务器。在国内无线应用中，主干网络是关键基础设施，它一定是基于国有体系的公有网络或企业专网，运营商积极拥抱变化，从传统的语音电话服务商变成了物联网运营商，为物联网用户提供如LTE，5G等大带宽连接服务。对于末端网络的组网，用户则更关注应用需求，偏向考虑网络容量，通讯带宽，通讯距离，组网能力，易用性，维护成本，发射功率，射频认证，可靠性等因素。

 

 

自组网的困惑

大家发现运营商体系的网络是不用考虑上面那些问题，因为不管选择谁家的产品，它都是一致的，因为3GPP是标准的，从通讯的最底层就做了约束。另外，全球范围内的各联盟组织也不遗余力的规范网络，像Wi-Fi，SIG，LoRa，CSA，Wi-SUN，ZETA等组织，联盟的好处是在世界范围内去规范了一套网络体系，大家这样用，可保证联盟成员间的产品可以很好的实现“互联互通”，极大的方便了企业间的数据共享，减少了信息的壁垒，是人类文明的进步的另一种体现。

 

但如果我们把视角缩到这个网络是解决末端网络通讯这一部分时，会发现企业主之间是不希望和不相干的产品“互联互通”。另外，联盟为了照顾大多数应用而制定的通讯规则也有一些不适用自己。那为了实现彼此通讯而付的licence成本加到通讯模组并转嫁到企业主身上是不合适的。不难发现，很多IoT应用可以简单粗暴的用蜂窝网络来解决，也可以自己架设企业私有网络来解决。但当前最经济适用的方案就是二者的融合，这符合现阶段我国基本国情与社会发展特征。

 

 

产品的诞生

对于末端网络的选择，就像交通出行，不同时间、不同地点、不同人物都应该有它合适的方法。没有哪个产品能通吃，但每个产品一定有侧重。都是在网络容量、通讯速率、低功耗、通讯距离几个方面不断做平衡做取舍，我们今天分享一个高速、远距离、自组网产品——Hi-Mesh。按照前面的逻辑，Hi-Mesh在物联网的底部，它定义了两种类型的节点，一个节点叫DCU（Data Concentrator Unit）节点，放在数据集中器端，另一类是数据节点Node，Node既可以放在网络末端，也可以在做Router帮其它节点转发数据，大大减少网络维护成本。如下是网络拓扑图：

 

 01

DCU节点作为网络的发起者，是建立网络的角色，同时也是所有结点上传数据的必经之路，它最大支持200个以内Node节点加入网络，200个节点同时上电，可在5分钟内快速加入网络。当DCU节点断电再上电，网络会重新组建。

 02

前面提到所有Node节点兼具Router功能，这样，实际网络布署过程就变得非常简单，不用考虑该节点是否离DCU足够近，但同时带来的弊端是无法实现网络低功耗，也就是每个Node的RF电路一直处于持续接收状态，大约有40mA的电流消耗。

如果两个相邻Node节点位置发生了变化，它会根据信号强度定期优化网络路径，所以不管是前面提到的断电重启，还是位置移动，又或者网络中有了新的障碍物，它都会选择最优路径，实现类Mesh的网络组建，所以，Hi-Mesh是聪明的网络。

在射频特性方面，Hi-Mesh射频前端采用经典的FSK调制，工作在470MHz-510MHz，属于免授权频谱范围。最大发射功率20dBm，在50kbps速率条件下室外点对点通讯距离大约1Km，也就是拓扑图中“一跳”需要考虑的距离。除了满足“硬”的通讯距离以及速率要求外，网络的开发、维护“软”工作也至关重要。DCU与Node的物理通讯接口均采用UART，模组内置Cortex-M4处理器，并嵌入透传协议，这样用户在硬件与软件的投入几乎是最低的。在原有的系统架构不变的情况下，只要分别提供一路串口，剩的工作尽管交给聪明的Hi-Mesh好了。

 

 

应用领域

那Hi-Mesh网络适用于哪些领域呢？

智慧路灯01作为智慧城市的切入口，路灯需要通过电力线载波/无线通信技术将城市中的路灯串联起来，形成物联网，实现对路灯的远程集中控制与管理。传统的Zigbee无线通信可以实现组网，它工作在2.4GHz频段，这个公有频段干扰大，通信距离短。PLC方式可以解决距离问题，但集中器端设计复杂，模块体积大，距离稍远后，通讯效果不良。为保证工程项目的可靠实施，通常会采用双模方案，但成本会大幅上升。Hi-Mesh网络工作在20dBm发射功率在市政道路上单跳可达1km，路灯间可互做跳板传输数据，不仅从性能上提升通讯效果，而且大幅减低城市基础设施建设成本与运维成本，提升城市治理效率，为新型智慧城市的建设提供良好的发展基础。

 

02 楼宇、景观照明

与路灯类似，城市楼宇、工厂、景区等地方的亮化工程组网控制，为达到分区亮化，智能调整的效果，用户需要有一套可以实时控制每一个节点的网络来辅助，过去这些场景一般会采用RS-485作为工业现场节点来控制，布线麻烦，维护成本高。Hi-Mesh轻量化DCU节点可以根据需要布署在网络末端，DCU间采用以太网或485通讯，简化布线，节省成本。

 

配、用电03

低压配网作为供电设备运行的根本，其主要负责电能的控制、保护、测量、分配等，低压配网的稳定性与可靠性，直接关系到用电的可靠性。智能配电柜的现场温度、湿度、水浸、开关箱报警等信息的测量靠布线实现是较麻烦的。Hi-Mesh网络成熟稳定的快速的组网协议，工业级射频硬件品质，可应用于无线温度监控系统，地库交流充电桩的无线组网控制等应用。

04 光伏电站

在传统光伏电站应用中，存在众多需要通信的设备：光伏阵列板，逆变器，清扫机器人以及跟踪支架。这些设备一般采用RS485总线通信方式组网，这存在施工量大，组网困难，不易维护等弊端。Wi-Fi，ZigBee无线通信技术较为成熟，已经在光伏发电领域取得了应用，但分别存在技术复杂，通信速率低，成本高的问题。为了解决上述问题，利尔达推出光伏电站Hi-Mesh一张网覆盖概念，该技术具有实现简单，通信速率高，经济性好的特点。Hi-Mesh具有较小的通信延时，良好的抗干扰性和较高的安全性，为光伏电站组网提供了新思路。

 

其他高速、远距离、自组网场景

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利尔达全新设计的自组网产品Hi-Mesh网络，软件上具有成熟的网络通信层，易用的接口层，加之利尔达成熟的供应链体系，以及射频模组自动化生产制造能力，为Hi-Mesh模组提供可靠支持。其高速，远距离，自组网的能力有效解决通讯网络末端的各种组网难题，为众物联网应用赋能，让万物互联更简单！