2024年3月16日

借鉴工业以太网经验解决智能硬件无线通讯瓶颈

作者 admin

一直喜欢用CHIP的方法来研究物联网,研究物联网的发展趋势。 C代表案例,H代表历史,I代表架构,P代表痛点。 CHIP方法其实是一个整体。 案例让研究更具体,架构方法让研究更全面,痛点是趋势变化的驱动力,历史经验可以为未来的发展提供很好的借鉴。 现在我们用这种方法来分析智能硬件发展中的痛点,并找到他们的对策。

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物联网从功能维度可以分为三层架构:感知、连接和智能,很好的诠释了物联网的功能架构。 但从发展的角度来看,物联网发展的瓶颈依次是连接、感知和智能。 如图所示:

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从这张图可以看出,物联网发展的瓶颈还是在连接层。 物联网通信协议不完善:Wifi功耗大,大量连接后网络不稳定; Zigbee自身的协议标准并不完全统一; 成本高。 对于智能硬件开发,无线通信技术还存在以下痛点:

1、无线连接的稳定性不好。

2、无线连接的可靠性不强。

3、无线连接的响应速度不快。

智能硬件设备向大众用户的普及也面临以下痛点:

1、智能硬件产品配置复杂,使用门槛高。 智能硬件产品首先要联网,联网后需要对每个产品进行连接和配置。 这些操作对于没有IT经验的人来说基本上是很难的。

2、续航差,产品充电麻烦。 大多数智能硬件产品续航能力较差,每天充电一次成为常态。 如果设备有电源,用电缆移动很麻烦; 对于没有电源的无线设备,给设备充电也很麻烦。

3、智能硬件产品功能和实用性不强。 智能硬件功能的早期开发是由技术人员开发的。 在很多情况下,这些功能增加了操作的麻烦并且不实用。

物联网的真正发展,首先要解决开发者和用户的痛点,对于应用商家来说,还要解决性价比、统一通信标准等问题。 在所有问题中,解决技术问题最为关键,那么如何解决智能硬件的稳定性、可靠性和响应速度等问题呢?

从技术发展的历史中,我们可以找到一些历史经验。

比如工业领域的通信协议,早期都是采用总线来实现工业通信。 以太网发展之后,工业通信并没有直接使用以太网,而是发展了工业以太网。 与以太网相比,工业以太网解决了以下问题:

与以太网相比,工业以太网的实时性、确定性和可靠性有了很大的提高:

1、如何提高实时性? 以太网通信需要检测是否存在冲突,而冲突检测是有时间成本的。 当发生冲突时,需要重新发送数据,并且需要多次重新发送数据。 这种检测冲突的方法需要付出时间成本。 但是,工业以太网不检测冲突。 通过向所有设备发送消息和接收设备接收所有消息,提高了通信的实时性。

2、如何提高确定性? 以太网在网络上存在冲突,当发生冲突时,需要多次重新发送数据。 因此,当网络流量较小时,网速非常快。 当网络容量接近饱和时,以太网的传输速率和确定性将大大降低。 不确定性在于当发生冲突时,可以重传多次,所以重传次数是不确定性的来源。 而工业以太网以点对点的方式发送消息,不检测冲突,提高了通信的确定性。

3、如何提高可靠性? 通过增加网络的精确定时,保证同步通信,提高通信可靠性。

通过以上方式,工业以太网提高了通信的实时性、可靠性和确定性,使得工业以太网逐渐在工业通信领域得到普及,成为一种流行的工业通信趋势。

智能硬件的无线通信协议也面临与以太网相同的问题:需要提高实时性、可靠性和确定性。 能否借鉴工业以太网的经验,解决智能硬件的无线通信问题?

笔者最近发现,一家公司试图通过类似工业以太网的方法来解决智能硬件无线通信协议的问题。

深圳银河风云公司近年来一直在推广MacBee协议。 一直以为MacBee协议是在模仿Zigbee协议,但并没有太在意。 近期在与银河风云曾老师的交流中,发现银河风云所推的MacBee协议与Zigbee协议有较大区别:

1、MacBee协议不检测冲突,实现点对多点的信息传输,而Zigbee协议需要检测冲突。

2、MacBee协议在同一区域提供多个通道,以增加容量和通信速度,达到提高实时性的目的。

3、MacBee协议提供时间同步功能。 在复杂程序控制的智能设备控制中,通过时间和程序控制提高通信的可靠性。

比较MacBee协议和Zigbee(包括WIFI)协议的区别,发现工业以太网和以太网协议的区别有很多相似之处。 工业以太网在三个方面的增强提高了通信的实时性、可靠性和确定性; 那么 MacBee 协议使用了非常相似的改进,这必然会提高无线通信协议的实时性、可靠性和确定性。

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MacBee通讯会不会在未来智能硬件的无线通讯方式中占有一席之地?

当然,随着物联网的发展,很多通信协议技术也逐渐完善,物联网连接产品的特点不同,对通信协议的要求也会不同。 比如NB-IOT、Lora,距离远、功耗低、数据量小、实时性要求低,最适合一些长尾设备。 对于距离近、功耗低、数据量小、实时性要求高的设备,MacBee可能是一个选择。 对于灯具来说,是距离近、功耗低、数据量小、实时性要求高的设备。 MacBee 通信协议已经在该领域进行了尝试并取得了很好的效果。

未来能否借鉴其他无线通信协议,如工业以太网、MacBee协议等,提高通信的可靠性、实时性和确定性? MacBee的发展值得关注。