自適應組網系統

概述

無線智慧型家居、感測器網路節點要進行相互的數據交流需要有相應的無線網路協定(包括MAC層、路由、網路層、套用層等),同時除主機外很多設備又都是電池供電而且使用年限要3-5年甚至10年所以就需要超低功耗。傳統的無線協定很難適應無線智慧型家居、感測器的低成本、低功耗、高容錯性、多節點等的要求,這種情況下,VTnet協定應運而生。

系統介紹

芯威科技VTnet自適應組網系統家居套用芯威科技VTnet自適應組網系統家居套用
芯威科技自主研發的VTnet自適應組網系統是基於乙太網IEEE802.3標準的組網方式,是一款支持自動路由、自動路徑找尋,支持多信道、跳頻功能的多頻段433/470/868MHz無線組網系統。其多種數據接口,多種傳輸速率,多頻點,支持超低功耗設備等優點滿足客戶不同需求。擁有完善的重傳和應答機制,支持透明傳輸、API傳輸,節點數可達200個以上,傳輸距離最遠可達5000米每跳。由VTnet的AP模組、RE模組和ED模組三種可構成一個完整的無線數據採集,傳輸以及分析處理的系統。主要套用於智慧型家居系統、五表無線抄表系統、智慧型安防系統、無線感測器系統、電力高溫高壓監測、自動化數據採集、工業控制和遙測。如右圖示:

系統套用的無線模組

產品型號:VT-DTMSD3-433產品型號:VT-DTMSX3-433

VT-DTMSD3-433VT-DTMSD3-433

產品型號:VT-DTMSA5-433產品型號:VT-DTMSX5-433

以上模組無線網路層的基本特點:
●基於GFSK的調製方式,抗突發乾擾和隨機干擾能力強
●視距情況下,天線放置位置>1米,可靠傳輸距離從300米至5000米可自選
●提供透明的數據傳輸,能適應任何標準的用戶協定
●自動過濾掉噪聲產生的虛假數據
●標準配置提供51個信道,滿足用戶多種通信組合方式

 VT-DTMSX3-433 VT-DTMSX3-433

●提供多種接口UART232485USBWIFI無線接口等
●接口波特率可配置,傳輸格式可配置
●半雙工通信,自動完成空中數據收/發,用戶無需編寫多餘程式,只要從接口收/發數據即可
●5V供電,直接從USB取電,接收電流<55mA,發射電流<250mA
●多種天線配置方案,滿足不同結構要求
●多個頻率可選滿足不同頻率要求,不同國家需求

系統結構

系統的工作原理

Android上電與VTnet主機節點連線後,組成一個對上可以連線Internet系統,對下可以連線VTnet從節點的自適應無線通信網路;
終端節點ED和用戶設備連線上電後,自動連線到指定的主節點上,構建無線通道。
當主節點從Android收到讀取命令後,通過無線方式傳輸到終端節點,並通過中繼來增強距離和收集數據,然後終端節點打包將設備上的數據通過無線方式,回傳到主節點,主節點再上報給Android系統設備完成一次Android智慧型系統到終端設備的讀取過程。

自適應組網系統結構圖自適應組網系統結構圖

用戶也可以由終端節點層定時上報數據系統,由中繼節點收集後打包上傳給主節點,再上報Android系統設備。

UART:通用異步接收/傳送
MCU:微控制器
AP:接入設備(AccessPoint)
RE:中繼設備(RangeExtend)
ED:終端節點(EndDevice)

系統特點

·無需連線,降低安裝維護成本,真正的自適應組網
·採用乙太網IEEE802.3標準的組網方式
·相互間沒有直接的電氣連線,電氣相互干擾的問題就不存在了。
·有些無法連線的條件,必須使用無線設備
·強大的計算功能,每個主機可帶200個以上節點
·增加中繼功能,通信距離大大增加
·採用樹形自適應組網功能,更低功耗,更節省成本
·採用andior系統處理管理數據,操作簡單。
·可選用多種模組而不像是zigbee僅限於CC2530之類的模組

硬體配置

系統推薦的主機模組:VT-DTMSD3-433
該模組的基本特點:

⊙工作頻段410~480MHz,可訂製169M/868M/915M/950M
⊙視距情況下,離地高度>1米放置,可靠傳輸距離達5000米
⊙全頻段頻率工作,雜散諧波輸出低於‐36dBm
⊙強大的接收信號處理系統電路,無近距離信號飽合問題
⊙提供透明的數據傳輸,能適應任何標準的用戶協定
⊙基於2‐FSK/4‐GFSK的調製方式,抗突發乾擾和隨機干擾能力強
⊙自動過濾掉噪聲產生的虛假數據
⊙標準配置提供10個信道,滿足用戶多種通信組合方式
⊙提供UART接口
⊙接口波特率默認為9600bps,8N1格式
⊙半雙工通信,自動完成空中數據收/發,用戶無需編寫多餘程式,只要從接口收/發數據即可
⊙3.3V供電,接收電流<27mA,發射電流<320mA
⊙多種天線配置方案,滿足不同結構要求
⊙可貼片也可插針安裝

系統推薦從機模組
系統推薦的從機模組:VT-DTMSX5-433

如右圖所示是該模組的兩種封裝形式
其基本特點如下:
⊙基於GFSK的調製方式,抗突發乾擾和隨機干擾能力強
⊙視距情況下,天線放置位置>1米,可靠傳輸距離達300米
⊙提供透明的數據傳輸,能適應任何標準的用戶協定
⊙自動過濾掉噪聲產生的虛假數據
⊙標準配置提供51個信道,
⊙滿足用戶多種通信組合方式

⊙提供UART接口
⊙接口波特率默認為9600bps,8N1格式
⊙半雙工通信,自動完成空中數據收/發,用戶無需編寫多餘程式,只要從接口收/發數據即可
⊙3.3V供電,接收電流<25mA,
⊙發射電流<40mA
⊙採用Soc方案,單片集成RF和MCU,外圍電路少,可靠性高
⊙多種天線配置方案,滿足不同結構要求

軟體結構

VTnet的組網功能,包括網路的建立、節點的加入和網路恢復

自適應組網拓撲圖自適應組網拓撲圖

VTnet系統拓撲圖
VTnet的數據傳輸功能,包括廣播、單播輪循、數據透傳和中繼
其網路拓撲結構:
網路建立起來後,網路內的所有節點都保存必要的網路信息,掉電不丟失,在模組重啟、復位或意外掉電後,模組再次工作時,將自動恢復網路的狀態信息,以保證網路的正常運行。

數據傳輸

在默認的配置下,模組的數據傳輸模式為透傳模式。AP模組收到串口數據後,以廣播的方式傳送出去;收到無線數據,則從串口輸出。RE和ED模組收到串口數據後,直接傳給PA模組;收到AP模組的無線數據,則從串口輸出。例如,從AP模組的串口助手軟體輸入“Hello,VTNet!”,所有的RE和ED模組的串口助手軟體上都顯示“Hello,VTNet!”。從任何一個RE或ED模組的軟體輸入“Hello,AP!”,AP模組的軟體上將顯示出“Hello,AP!”。
注意,這種模式下,AP模組向RE和ED模組傳數據時,是不帶應答的,而RE和ED模組向AP模組傳時,是帶應答的。RE和ED模組只能接收來自AP模組的無線數據,也只能向AP模組傳輸數據。如果ED模組傳送的數據不能直接傳到AP模組,將通過RE模組傳輸。RE模組只轉發AP和ED模組的數據,不轉發RE模組的數據。

性能對比

網路協定 直線距離 發射功率 穿牆能力 信道 頻率 傳輸速率 休眠電流 組網方式 安裝要求
VTnet 300-5000米(可選) 10mW-1W >10堵牆 51 433/868/2.4G 1.2K-500K <1uA 樹形 主動下發自動組網
zigbee 30-500米(可選) 3mW-200mW 1堵牆 64 2.4G 250K <4uA mesh 主動下發自動組網
BLE 50米 100mW 1堵牆 4 2.4G 1M 3uA 點對點 需要配對
WIFI 30-300米(可選) 450mW-5W 3-5堵牆 13 2.4G 54M 2mA 星形 需要設定配對

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