從ZETA無線通信技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)選擇合適的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

——作者|縱行科技ZETA協(xié)議開發(fā)部——

業(yè)務(wù)背景：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，正越來越多地在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、樓宇、資產(chǎn)跟蹤、智能計(jì)量和智慧城市等多個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有其特定的要求，例如距離、數(shù)據(jù)速率、低功耗、有效凈荷長(zhǎng)度和成本效益等。

不過，對(duì)于某些領(lǐng)域的應(yīng)用，距離、速率、功耗等這些要求都會(huì)有所不同，很難通過一種特定的技術(shù)來滿足所有應(yīng)用的要求，例如：在無線通信領(lǐng)域，想要降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延，往往需要提高傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率，但是數(shù)據(jù)速率也并非越高越好，速率越高信號(hào)就越容易產(chǎn)生衰減，導(dǎo)致傳輸距離就會(huì)變短。

相反，如果想要更廣的信號(hào)覆蓋，就需要降低信號(hào)傳輸?shù)乃俾驶蛘咛岣咝盘?hào)發(fā)射的功率，但是功率的提高又會(huì)帶來功耗的增加。還有，很重要的一點(diǎn)就是頻譜資源，頻譜資源是有限的，非常珍貴，通常由國(guó)家嚴(yán)格管理。傳輸速率的提高往往也會(huì)消耗更多的頻譜資源，想要傳輸更多的上行數(shù)據(jù)，就需要犧牲一點(diǎn)下行資源，相反亦然。所以，如何管理、利用好資源來傳輸更多的應(yīng)用數(shù)據(jù)也極其關(guān)鍵。

不同應(yīng)用場(chǎng)景需求不同

對(duì)于覆蓋范圍和電池壽命比較敏感的應(yīng)用，如智慧農(nóng)業(yè)，在對(duì)溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)采集時(shí)，我們不需要太實(shí)時(shí)的關(guān)注這些采集數(shù)據(jù)，通常只要幾十分鐘內(nèi)能感知到就行，更關(guān)注的是設(shè)備的電池壽命，傳輸距離以此來減少我們的布網(wǎng)成本。這個(gè)時(shí)候，我們就需要有一套能滿足這種應(yīng)用的廣覆蓋、低功耗、低成本的系統(tǒng)。

對(duì)于設(shè)備控制敏感的應(yīng)用，如工業(yè)或者電網(wǎng)系統(tǒng)的智能表具控制，通常需要非常實(shí)時(shí)的控制或者采集數(shù)據(jù)，時(shí)延在秒級(jí)以內(nèi)。這個(gè)時(shí)候就要提高數(shù)據(jù)速率跟實(shí)時(shí)監(jiān)聽下行數(shù)據(jù)， 因此需要犧牲功耗跟覆蓋范圍來滿足低時(shí)延的要求，所以就需要有對(duì)時(shí)延、上下行資源嚴(yán)格控制的系統(tǒng)來滿足這種應(yīng)用。

對(duì)于成本敏感的應(yīng)用，如物流托盤資產(chǎn)管理/貨物跟蹤場(chǎng)景，通常我們只關(guān)心貨物在不在，在哪里，并不需要對(duì)其有任何控制，設(shè)備的電量需要有一定的保障，最主要的成本需要非常低，成本效益極其關(guān)鍵，這個(gè)時(shí)候我們就可以犧牲掉下行資源來達(dá)到極低的功耗跟硬件成本。

對(duì)于設(shè)備量、數(shù)據(jù)量敏感的應(yīng)用，如果智慧城市、智慧園區(qū)的布網(wǎng)中需要很多的傳感器設(shè)備如溫度、濕度、水壓、水流、煙感等，設(shè)備量往往比較多；數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率也比較高，有可能幾分鐘就需要傳輸一次上行數(shù)據(jù)，對(duì)下行控制的需求也不會(huì)太頻繁。這時(shí)候就需要一套系統(tǒng)能合理的管理數(shù)據(jù)的傳輸、降低數(shù)據(jù)沖突的概率，并且保證數(shù)據(jù)的可靠性、安全性。

因此，我們需要有不同的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議來實(shí)現(xiàn)物聯(lián)設(shè)備更順暢的通信。基于此，縱行科技推出了5大物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議。本文將分別介紹各個(gè)ZETA協(xié)議的特點(diǎn)，以幫助大家選擇哪種協(xié)議更適合您的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。

• ZETA-P (Panging)：Mesh自組網(wǎng)、低時(shí)延、基于Alopha協(xié)議設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程批量升級(jí)。
• ZETA-S (Time Synchronized Multi-hop)：Mesh自組網(wǎng)、TDM系統(tǒng)、低碰撞率、遠(yuǎn)程批量升級(jí)。
• ZETA-G(taG)：僅單向上行、極低成本。
• ZETA-C(Controlling)：Mesh自組網(wǎng)、下行鏈路優(yōu)先、具有多播、輪詢功能、遠(yuǎn)程批量升級(jí)。
• ZETA-H（High Data Rate）：Mesh自組網(wǎng)、大幀數(shù)據(jù)傳輸、資源調(diào)度、遠(yuǎn)程批量升級(jí)。

5種ZETA協(xié)議詳情介紹

01ZETA-P協(xié)議

• 接入網(wǎng)絡(luò)：模塊將在訪問網(wǎng)絡(luò)時(shí)選擇最佳的AP路由。
• 網(wǎng)絡(luò)自愈：網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將自動(dòng)優(yōu)化其路由。
• 數(shù)據(jù)上行：只要產(chǎn)生數(shù)據(jù)，就立即發(fā)送。
• 數(shù)據(jù)下行: 兩種接收下行模式，ACK下行：僅在上行傳輸后接收數(shù)據(jù)，省電模式；實(shí)時(shí)下行：始終從云上接收數(shù)據(jù)，功耗高。
• 樹狀拓?fù)洌旱凸β示W(wǎng)狀中繼可以建立最多4跳樹式網(wǎng)絡(luò)。

02ZETA-S協(xié)議

• 接入網(wǎng)絡(luò)：模塊將在訪問網(wǎng)絡(luò)時(shí)選擇最佳的AP路由，入網(wǎng)成功后獲取工作時(shí)隙跟頻率。
• 網(wǎng)絡(luò)自愈：網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將自動(dòng)優(yōu)化其路由。
• 數(shù)據(jù)上行：模塊在分配的時(shí)隙和分配的工作頻率下傳輸數(shù)據(jù)。
• 數(shù)據(jù)下行: 兩種接收下行模式，ACK下行：僅在上行傳輸后開啟接收下行時(shí)隙接收數(shù)據(jù)，省電模式；實(shí)時(shí)下行：在指定時(shí)間內(nèi)從云接收數(shù)據(jù)（時(shí)間在服務(wù)器上可配置）。
• 樹狀拓?fù)洌旱凸β示W(wǎng)狀中繼可以建立最多3跳樹式網(wǎng)絡(luò)。

03ZETA-G協(xié)議

• 接入網(wǎng)絡(luò)：在服務(wù)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)合法性校驗(yàn)。
• 數(shù)據(jù)上行：模塊在信道監(jiān)聽后發(fā)送數(shù)據(jù)（如果有多個(gè)AP，則接收多個(gè)數(shù)據(jù)）MS只用于發(fā)送數(shù)據(jù)，AP只用于接收數(shù)據(jù)。

04ZETA-H協(xié)議

• 接入網(wǎng)絡(luò)：模塊將在訪問網(wǎng)絡(luò)時(shí)選擇最佳的AP路由，入網(wǎng)成功后獲取工作時(shí)隙跟頻率。
• 網(wǎng)絡(luò)自愈：網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將自動(dòng)優(yōu)化其路由。
• 數(shù)據(jù)上行：資源調(diào)度，模塊需要發(fā)送上行數(shù)據(jù)時(shí)需要向AP進(jìn)行資源請(qǐng)求，由AP完成資源調(diào)度，分配空口資源后才能上行。
• 數(shù)據(jù)下行: 尋呼下行降低功耗。
• 樹狀拓?fù)洌旱凸β示W(wǎng)狀中繼可以建立最多2跳樹式網(wǎng)絡(luò)。
  
  05ZETA-C協(xié)議
  

• 接入網(wǎng)絡(luò)：模塊將在訪問網(wǎng)絡(luò)時(shí)選擇最佳的AP路由，入網(wǎng)成功后獲取工作時(shí)隙跟頻率。
• 網(wǎng)絡(luò)自愈：網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將自動(dòng)優(yōu)化其路由。
• 數(shù)據(jù)上行：主動(dòng)上行：模塊在分配的時(shí)隙和分配的工作頻率上傳輸數(shù)據(jù)。（較高延時(shí)）
• 輪詢反饋：輪詢指令后立即上行，頻率資源由AP調(diào)度。（極低時(shí)延）
• 數(shù)據(jù)下行: 具有連續(xù)的接收下行窗口，實(shí)時(shí)從云上接收數(shù)據(jù)。（極低時(shí)延）
• 樹狀拓?fù)洌壕W(wǎng)狀中繼最多可以建立2跳樹式網(wǎng)絡(luò)。

5種ZETA協(xié)議參數(shù)指標(biāo)

不同場(chǎng)景協(xié)議應(yīng)用示例

智慧農(nóng)業(yè)

在農(nóng)業(yè)中，傳感器設(shè)備需要較長(zhǎng)的電池壽命。對(duì)于環(huán)境的變化通常不需要很實(shí)時(shí)，如溫度、濕度的變化幾十分鐘或幾個(gè)小時(shí)更新一次都可以接受，通常這些數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量都比較小，并且不需要很實(shí)時(shí)的下行控制，ZETA-P是很不錯(cuò)的選擇。

智慧城市

在智慧城市的建設(shè)中，溫度、濕度、水流、水質(zhì)、漏水傳感器設(shè)備也發(fā)揮著重要的作用，這些檢測(cè)告警需要較實(shí)時(shí)地通知到管理部門及時(shí)響應(yīng)，通常需要半小時(shí)左右上報(bào)一次數(shù)據(jù)。因此，對(duì)于設(shè)備量較多、單次上報(bào)數(shù)據(jù)量不大的場(chǎng)景，ZETA-S是個(gè)很好的選擇。

智慧工業(yè)

在工業(yè)領(lǐng)域中，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)可防止生產(chǎn)線意外停機(jī)，避免造成較大損失。如果您需要采集邊緣AI的原始數(shù)據(jù)（如設(shè)備振動(dòng)數(shù)據(jù)），這些數(shù)據(jù)通常較大（幾十K或幾百K），并且需要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，ZETA-H可以滿足這種應(yīng)用需求。

智能電網(wǎng)

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，通常需要對(duì)各種表具進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集及控制。由于設(shè)備通常接著市電，功耗的要求不高，ZETA-C的下行時(shí)延極低，可以很好的滿足這種需求。

物流托盤資產(chǎn)管理/跟蹤

目前，物流管理中需要跟蹤托盤，以確定貨物的位置和狀況。在此場(chǎng)景中，設(shè)備成本和電池壽命是用戶最關(guān)心的。ZETA-G可以很好地滿足這種需求，物流公司可以搭建自己的倉(cāng)網(wǎng)來管理資產(chǎn)。同時(shí)，低成本的物流標(biāo)簽也可以配合縱行科技的高速公路網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)貨物的跟蹤。