窄带无线自组网技术的应用边界在哪里呢？

2017-10-27 11:39

ZigBee自组网技术存在一定的使用局限性，并没有取得预期的成功。但是由于其获得了几乎所有的国际半导体巨头的鼎力支持，其铺天盖地的广告宣传则教育了市场和用户，让人们充分的认识到了自组网技术的巨大的潜力，投入到自组网技术的研发的企业也越来越多，但是有一个基本的问题需要搞明白，不是ZigBee自组网的技术实现（源代码设计）本身出现了什么问题，而是ZigBee自组网所规划的技术范围不够太，导致有很多的应用无法收录。换句话说，如果你沿着ZigBee自组网的技术规范去设计源代码，设计出来的网络的性能可能还不如现有的产品的性能呢。

这么说来，我们需要重新审视一下无线自组网技术的应用边界么？是的，我的确这么认为，至少在亚太地区的某些发展中国家是如此的。

在所有的无线应用中，有几个非常关键的因素需要引起特别的关注，第一个就是无线通讯的距离，这个问题在绝大多数情况下是由于硬件芯片所决定的，和组网协议本身关系不大，试想一个通过多跳构建的网络覆盖半径也只有区区百十来米，实在是让人难以接受的。第二个问题就是可靠性，但是这个问题往往比第一个问题更具有迷惑性，更容易让人产生被坑被骗的感觉，为什么这么说呢。因为通讯距离很容易测出来，只需要一收一发两个节点，几分钟之内就可以测试出来该系统的通讯能力了，但是可靠性的测试则要复杂得多，经常出现下面的情况：

(1) 三五个节点做成的demo系统非常可靠，批量组网的几十个，数百个节点就不稳定了

(2) 几十个节点在通讯量不大的时候还比较稳定，但是通讯频繁收发的时候就不稳定了

(3) 网络短时间运行还算稳定，长时间运行就容易崩溃而无法恢复，形成僵尸网络

所以可靠传输是无线的最基本的出发点。如果一个系统有时候可以传输数据，有时候又不太灵光，那么这款产品就不可能获得很好的推广。为什么这么讲呢？因为大家谁也不知道你什么时候OK，什么时候又突然就挂掉了。不过在一种情况下大家是可以接收的，那就是你可以明确的指出来，什么情况下我是OK的，什么情况下我是靠不住的。大家使用欧美的产品经常有一个印象，某个地方的设计很难看，很难用，但是你只要按照他的步骤去搞，虽然很别扭，但是得到的结果竟然一致性很好，要么总是对的，要么总是错的。

无线产品的通讯可靠性有的时候和距离是有关系的，比如通讯距离很远的时候，信号本身就发飘很不稳定，这种情况下的网络不稳定人们通常是可以接受的，好比在高速行驶的列车上或者很深的地下室里打电话容易掉线，但很少有人去对电信运行商破口大骂，这就好比人多交通拥堵一样，大家可以忍受慢慢腾腾往前挪，但是无法忍受跑的飞快却出了车祸。

在通讯可靠性之外，人们不难发现，无线组网技术其实有4 X 3 = 12个维度，而某些通讯期数仅仅支持其中的少数几个维度，具体如下：

（1）传感网传输网和的差别

传感网基本上是上行为主的网络，数据只有垂直向上的流动，节点发送密度很低，数据类型单一，数据报文较小，可靠性要求较低，丢了一个数据多发送几次，只要一次有效就够了。但是传输网则不一样，通讯非常的频繁，报文多种多样（语音，数据，GPS，命令，诊断等），数据有在网络内部有横向流动，有的时候有组播，单播甚至全网广播，数据可靠性要求很高，不能有错数据，重数据，或者漏数据，报文长度变化不定，有的时候几十个字节，有的时候几百个字节甚至上千个字节，有的时候则是持续不断的数据流。比方说一款仪表，平时一天上报一次数据也就是几十个字节，但是到了一个月的时候需要做汇总，上报的数据就达到好几K字节。这就是介于传感网和传输网之间的一种混合模型了。

（2）局域网和广域网的差别

通常而言，广域网指的就是节点数据比较多，超过了255个节点的网络，局域网就是255个节点以下的网络，当然这是一种比较宽泛的定义，具体到实际的应用中比较好理解。广域网比较典型的应用就是无线超表，虽然实际中的节点数量可能达不到255个，但是至少从模型上要考虑到1024个节点的技术架构了；而无线点菜机则是局域网的典型应用之一。这两者之间到底有什么差异和共性呢？通常人们的理解是广域网因为节点数量多，数据传输可以慢一点，效率可以低一点，哪怕你一天一次确保成功了也是可以接受的，但是局域网则要求你非常的快速，一秒钟怎么也得支持10个设备通讯一次，这就是非常明显的效率上的差异。当然如果你能将二者统一起来则更好了

(3) 静态网和动态网的差别

很明显，静态网络就是网络内部的所有的节点都是静止不动的，无线抄表就是这种应用；动态网络就是网络内的所有的节点都在动态变化之中，车联网（车载的电台联网）就是属于这种网络。另外还有一种就是属于半移动的网络，顾名思义，半移动就是基站和中继不动，从站在移动，点菜机和我们的手机都是属于这种网络。

(4) 常电网络和休眠网络的差别

在无线的应用中，设备电力供应充足，有220V的市电或者充足的大电池供应的网络都可以称之为常电网络，这样的网络不用考虑休眠和节能的问题。主动唤醒的网络通常是电池供应的网络，在GPIO或者定时器的触发下醒来并进行数据通讯；被动唤醒的网络通常是电池或者受限制的市电（比如智能家居的单火线面板）供电。如果主站在需要和某个休眠中的节点进行通讯的时候，通常仅仅需要通过无线电磁波唤醒该节点即可，其余节点可以保持在睡眠状态而不用白白浪费能量醒来或者造成其他不良的影响。

从上面的分析可以看出，无线自组网从应用的形态上来讲，至少有四个大类，每一个大类中至少有三个分支，也就是说至少有12种网络形态。目前市面上大多数的无线自组网协议，即便是大名鼎鼎的ZigBee自组网也仅仅只支持了其中的少数几个分支，还有大量的特性没有标准化到协议栈中来，也难怪用户用起来总是不太称手，但是话又说回来，如果将上述特性统统都支持起来，这个协议栈该有多么庞大呢？现有的ZigBee自组网协议栈已经非常的庞大臃肿，广受用户诟病了，再进一步扩充下去的得需要多大Flash和SRAM的单片呀，成本又怎么控制呢？

想当初ZigBee自组网刚刚诞生的时候，它认为自己发现了一个被Wi-Fi和蓝牙“啃”剩下的潜力无比巨大市场而兴奋不已，没想到若干年过去了，人们才发现竟然存在一个被ZigBee自组网“啃”剩下的更大的市场在等着大家，不过这一次你确信你是真的兴奋不已么？