高效物流體系，需要“量體裁衣”的Mesh網(wǎng)絡(luò)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）多對(duì)多的Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯柺酪詠砭蛡涫荜P(guān)注，如今越來越多的無線通信技術(shù)、IoT應(yīng)用開始借助這一方案，高效地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖M可能多的設(shè)備節(jié)點(diǎn)上。隨著無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的大規(guī)模擴(kuò)充和Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善，無論是智能家居還是工業(yè)自動(dòng)化，都正在逐步導(dǎo)入Mesh網(wǎng)絡(luò)這種各個(gè)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)互通的方案。

在智能家居場(chǎng)景中，無線信號(hào)即便受到阻隔也可以通過最短路徑的節(jié)點(diǎn)中繼，構(gòu)成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)，且即便單一節(jié)點(diǎn)失效，也可以尋找另一條替代的路徑進(jìn)行信號(hào)傳輸，這就是Mesh網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢(shì)之一，自我修復(fù)能力。 而在物流領(lǐng)域，小型化、低功耗的智能傳感器和易搭建易管理的物流IoT平臺(tái)也早已被提上日程。但在本地組網(wǎng)方案上，相較常見的智能家居場(chǎng)景，物流場(chǎng)景的特性對(duì)Mesh網(wǎng)絡(luò)提出了額外的要求。為物流Mesh網(wǎng)絡(luò)選擇合適的通信協(xié)議，也成了令智慧物流行業(yè)困擾的問題。

Bluetooth Mesh與Wi-Fi Mesh

目前主流的支持Mesh組網(wǎng)的協(xié)議有很多，常見的諸如藍(lán)牙、Wi-Fi、Zigbee和Thread等，他們也具備各自的優(yōu)勢(shì)。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟在2017年推出的藍(lán)牙m(xù)esh，采用多對(duì)多的拓?fù)浼軜?gòu)和雙向傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)，由于其部署快速、硬件成本較低以及可連接設(shè)備多等優(yōu)勢(shì)，藍(lán)牙m(xù)esh被廣泛應(yīng)用至各種智能物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，如智能家居照明、商業(yè)照明、倉儲(chǔ)照明等。

另一個(gè)被廣泛應(yīng)用的Mesh技術(shù)是Wi-Fi Mesh，相較于藍(lán)牙Mesh而言，Wi-Fi Mesh擁有更快的傳輸速率，可以用來傳輸多媒體文件等大型數(shù)據(jù)。雖然Wi-Fi是最常用的無線技術(shù)之一，但它的缺點(diǎn)也較為明顯，一是傳輸距離還是相對(duì)較短，而是針對(duì)一些電池供電的IoT應(yīng)用而言，這并不算一個(gè)節(jié)能的組網(wǎng)方案。

物流領(lǐng)域缺少完美的Mesh方案

智慧物流是指以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈及相關(guān)信息技術(shù)，通過全面感知、識(shí)別、跟蹤物流作業(yè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)、智能優(yōu)化決策的物流服務(wù)系統(tǒng)。

智慧物流倉儲(chǔ)涉及行業(yè)眾多，例如產(chǎn)品制造商，從原材料采購、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、供應(yīng)中，對(duì)于倉儲(chǔ)供應(yīng)都有著必不可少的硬性需求。倉儲(chǔ)行業(yè)可在生產(chǎn)制造商需要原材料時(shí)，進(jìn)行及時(shí)的配送，因此將為生產(chǎn)制造商提供穩(wěn)定的供給需求，使其產(chǎn)線可以正常運(yùn)行。而生產(chǎn)制造商自己本身對(duì)于倉儲(chǔ)運(yùn)營有著很高的需求，為避免產(chǎn)品大量囤積，智能化設(shè)備的介入都將助力構(gòu)建倉庫內(nèi)合理運(yùn)營、智能化運(yùn)營，有效提高產(chǎn)線綜合能力。再到下游經(jīng)銷商與商鋪，倉儲(chǔ)行業(yè)上的需求，將更為簡便，主要設(shè)計(jì)出庫、入庫、分揀、碼垛等，為需要產(chǎn)品的企業(yè)、客戶及時(shí)有效的提供產(chǎn)品，在包裝產(chǎn)品流正常流通時(shí)，也可以提供更加全面的物流信息流。以保證在各環(huán)節(jié)上都有著相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，確保產(chǎn)品安全可控、可追溯。

圖源網(wǎng)絡(luò)

從各個(gè)角度來看，在物流倉儲(chǔ)和取件等細(xì)分領(lǐng)域，藍(lán)牙Mesh很適合作為低成本大規(guī)模部署的Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣，尤其是解決“最后一公里”痛點(diǎn)的驛站等物流站點(diǎn)中，時(shí)常會(huì)用到智能電子標(biāo)簽。對(duì)于這類應(yīng)用來說，藍(lán)牙Mesh技術(shù)還存在著不少痛點(diǎn)，首先就是功耗。盡管相較于Wi-Fi和Zigbee，基于BLE技術(shù)打造的藍(lán)牙m(xù)esh確實(shí)可以說是低功耗的解決方案，不過這樣的低功耗其實(shí)仍有其場(chǎng)景局限性。

相較智能家居、商業(yè)照明和物流照明系統(tǒng)這類場(chǎng)景而言，雖然通信頻次相對(duì)較低，但為了實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的通信，依然需要持續(xù)掃描，所以功耗很難降下來。開發(fā)者只能通過外部喚醒策略來實(shí)現(xiàn)功耗降低，比如利用低功耗傳感器和LPN節(jié)點(diǎn)，不過這樣又帶來了額外的成本開銷。所以我們看到藍(lán)牙Mesh基本多被用于智能燈具這樣無需考慮供電的產(chǎn)品，而不會(huì)用在電池供電的產(chǎn)品上。 而在配送物流站點(diǎn)中，往往登記、入庫、出庫和配送就是其主要工作了，如果智能燈條這類產(chǎn)品需要頻繁更換電池的話，不免會(huì)嚴(yán)重拖慢其效率。所以要想真正的減少物流站點(diǎn)的人力投入并實(shí)現(xiàn)智能物流，低功耗的Mesh方案是必不可少的。

其次是抗干擾能力，由于Zigbee、藍(lán)牙和部分Wi-Fi都在2.4GHz的頻段上，信號(hào)干擾較大。而在Mesh網(wǎng)絡(luò)上往往存在更多的2.4GHz頻段設(shè)備，且需要時(shí)刻通信，所以必須做好抗干擾的設(shè)計(jì)。有的Wi-Fi模組具備數(shù)字濾波功能，或者通過外接濾波器來抑制干擾。 還有的組網(wǎng)方案具備跳頻技術(shù)，自動(dòng)切換到干擾相對(duì)較少的信道，Wi-Fi更是可以選擇5GHz或者6GHz這兩個(gè)相對(duì)干擾較少的頻段。反觀藍(lán)牙無線技術(shù)中，只有LE ACL可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)頻，但這一技術(shù)主要用于TWS真無線藍(lán)牙耳機(jī)的多設(shè)備連接，且連接設(shè)備數(shù)有限。

而在物流站點(diǎn)中，若是給標(biāo)簽類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用Mesh組網(wǎng)的方式，一旦貨品數(shù)量一多，難免就會(huì)遇到干擾過大，甚至數(shù)據(jù)傳輸丟失的情況。更何況在618或雙11這樣的購物旺季期間，很容易出現(xiàn)貨物堆積、人員爆滿的窘?jīng)r，此時(shí)Mesh網(wǎng)絡(luò)受到的干擾更強(qiáng)。 最后是響應(yīng)時(shí)間，在最后一公里的物流配送中，無論是上門派送還是站點(diǎn)自取，即時(shí)找到所需快件都是決定物流效率的關(guān)鍵因素。這對(duì)Mesh網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度和并發(fā)性能就提出了足夠高的要求。

傳統(tǒng)的Wi-Fi Mesh以及藍(lán)牙m(xù)esh響應(yīng)時(shí)間均不理想，Wi-Fi Mesh雖然能做到無縫連接，但無線信號(hào)仍不算穩(wěn)定。而藍(lán)牙m(xù)esh由于其遍歷廣播的特性，在設(shè)備接入量增大后會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，進(jìn)一步延長了響應(yīng)時(shí)間，還可能縮短電池壽命。

直擊智慧物流痛點(diǎn)，Spider Mesh應(yīng)運(yùn)而生

為了解決以上在物流領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)Mesh組網(wǎng)的痛點(diǎn)，奉加科技基于其PHY62系列芯片，推出了自研的私有Mesh協(xié)議，Phyplus Spider Mesh。該方案采用了一對(duì)多的拓?fù)?a target="_blank">接口，支持雙向同步的數(shù)據(jù)傳輸。PHY62系列的收發(fā)峰值功耗只有4.6/4mA，Phyplus Spider Mesh的平均功耗更是可以做到10uA以下，對(duì)于智能燈條這類物流標(biāo)簽設(shè)備來說，極大降低了更換電池的頻率。 在配網(wǎng)速度和規(guī)模上，Phyplus Spider Mesh可以做到數(shù)秒入網(wǎng)，且支持超大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展?？垢蓴_方面，Phyplus Spider Mesh支持自適應(yīng)跳頻，會(huì)自動(dòng)更新干擾較低的信道。且由于其雙向同步和一對(duì)多的特性，只需在2秒內(nèi)就能完成所有設(shè)備數(shù)據(jù)的交互。所以Phyplus Spider Mesh可以做到秒入網(wǎng)、秒控制和秒回應(yīng)。

PHY62系列芯片還支持BLE、Zigbee等通信協(xié)議，奉加科技還基于“多主多從的多連接技術(shù)”推出了多直連解決方案，通過“Mesh組網(wǎng)+BLE直連+Zigbee”三種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的多主機(jī)控制。消費(fèi)者通過IoT云平臺(tái)、廠商定制app和本地?zé)o線開關(guān)，都可以對(duì)集成PHY62系列芯片智能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的跨平臺(tái)互通。 此外，奉加PHY62系列芯片擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)單芯片支持多種無線通信協(xié)議，這意味著集成了PHY62系列芯片的設(shè)備具備超高兼容性，可以兼容多種Mesh網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)接入Spider Mesh和其他主流Mesh，進(jìn)一步完善物流領(lǐng)域的組網(wǎng)功能。

奉加Spider Mesh對(duì)于其他組網(wǎng)協(xié)議的功能補(bǔ)充

寫在最后

對(duì)于追求高效的物流行業(yè)而言，一個(gè)穩(wěn)定可靠且易于大規(guī)模部署的Mesh組網(wǎng)方案是必不可少的，尤其是越來越多物流公司開始走向智能網(wǎng)聯(lián)化的當(dāng)下，Mesh網(wǎng)絡(luò)與其物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，可以節(jié)省可觀的人力物力資源，卻只需極小的硬件部署成本。

各大Mesh組網(wǎng)協(xié)議在不同的應(yīng)用領(lǐng)域各有優(yōu)勢(shì)，比如SIG Mesh更適合智能照明控制，Wi-Fi Mesh更適合智能家居、智能樓宇等應(yīng)用，而奉加科技的Phyplus Spider Mesh正好就是這樣一個(gè)補(bǔ)全物流領(lǐng)域大規(guī)模組網(wǎng)需求的Mesh協(xié)議。

奉加科技是一家國際領(lǐng)先的高性能射頻與混合信號(hào)芯片設(shè)計(jì)公司，具備完善的設(shè)計(jì)、量產(chǎn)、質(zhì)量體系，在28nm/55nm/180nm工藝獨(dú)立開發(fā)了完備的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)高性能混合信號(hào)IP體系，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)多標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議棧、高性能低功耗射頻電路、高性能ADC/DAC、超高速 SerDes和時(shí)鐘、靈活安全系統(tǒng)級(jí)芯片架構(gòu)、數(shù)字信號(hào)處理算法等核心技術(shù)，專注于為智能家居、工業(yè)控制、物流管理、智慧照明等領(lǐng)域提供提供高性能低功耗無線通信芯片和自主可控的系統(tǒng)性解決方案。奉加低功耗無線通信系統(tǒng)級(jí)芯片獲得國際藍(lán)牙聯(lián)盟BLE 5.2、SIG-Mesh、CSA兼容平臺(tái)、蘋果MFi、騰訊云等認(rèn)證，已大規(guī)模導(dǎo)入超百家海內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域客戶，據(jù)全球電子領(lǐng)域?qū)I(yè)調(diào)查公司TSR統(tǒng)計(jì)，公司2022年BLE出貨量達(dá)到全球第5位。

9月20日至9月22日，在深圳國際會(huì)展中心（寶安）的IOTE展會(huì)10號(hào)館10A5-2展臺(tái)，奉加科技也將攜PHY62系列芯片展示其創(chuàng)新的Spider Mesh和其他物聯(lián)網(wǎng)/物流解決方案。