无线抄表技术的实际应用效果与发展评价 (1)

2009-07-26 17:41:57 作者：薛世骏来源:环球表计

关键字：GSM/GPRS 中继 算法 集抄 采集器 抄通率

　　这里的“无线”不是指GSM/GPRS技术，而是指400MHz以上的无线电波；即：大家俗称的“小无线”。用“小无线”微功率无线数据传输技术，可以把几百米甚至上千米外的电度表数据，读入到电量数据采集器中，实际使用效果良好。如，在北京顺义居民集抄系统中有7万多块电表，全系统的日抄通率在99％以上。

　　无线抄表的基本原理

　　用无线FSK方式传送数据，要分别用两个频率传送数字 0和1。“命令”或“数据”在空中传递时被分成一个个数据包。每个数据包前面是“位同步”引导序列，接下来是“同步字”，然后是“控制字段”，命令或数据在中间，最后是“差错校验字”。

　　中国无委会专门为“民用无线电计量”规划了免费频段：470～510MHz；发射功率允许使用到17dB。在室外无明显遮挡的环境下，使用10dB发射功率的器件，配合接收灵敏度为-100dB的接收设备，在空中速率38400bps的条件下，可以传输200米以上。结合多级中继的自动路由技术，完全可以满足自动抄表的要求。我们认为，在大规模应用无线抄表时，信道数量需要32个以上。

　　一些附加的技术可以使系统运行效果更好些，如：
　　FEC(Forward Error Correction)前向纠错
　　使接收方能够纠正少量的传输错码，能显著改善信道质量，但不能保证“没有错码”。
　　16bit的CRC校验技术
　　几乎可以查出实际传输过程中出现的全部错码。

　　中继路由技术

　　这是系统应该具有的。RSSI(Received Signal Strength Indicator)是实现中继管理和自动路由的得力工具。自动路由(Automatic Routing)就是要在没有人工干预的条件下，由一组抄表模块(或抄表器)自己寻找并建立“从源点到目的节点”的一条中继路由。然后，沿着这条路由传递数据。当一个采集器下的无线抄表节点数明显大于50个时，使用“自动路由”技术几乎是必然的选择。因为它不仅能简化人工建立中继路由的工作量；而且在日常运行中能够适应环境的不断变化，
从而使系统始终处于良好的运行状态。

　　■ 自动路由的算法

　　典型的自动路由算法是，AOD V实时路由。它的特点是：模块中不存放路由信息，需要使用路由时，临时现找。当一个节点准备传送数据时，先要发起广播寻路动作，指明想要寻找的目标模块地址。每一个听到这条命令的模块，要设法把这条命令以广播的形式转发出去。转发要遵循“载波侦听，冲突避让”的原则，就是在自己的信号发出前，要先侦听信道是否空闲？如果空闲，则发出去；否则安排一个随机等待时间，然后再侦听，直到消息被发送出去。目标节点将选出一个较好的路由，逆向给出应答，传回“源节点”。至此，路由建立完成！

　　改进后的动态源路由算法，使抄表速度大为提高，60％以上的表，可以在2秒钟内抄回。动态源路由算法的特点是：预先搜索，建立路由，训练筛选，优化存储。抄表时直接使用优化的路由，并在抄表过程中，对预存的路由进行维护。

　　■ 网络结构

　　星型网，是最简单的网络结构；凡是使用“点对点”直接传输工作模式的，都属于星型网络结构。当组内只有几个节点，而且从中心到每个节点可以可靠控制时，星型网络及其控制技术几乎是最好的选择。

　　树型网，是指使用了简单的中继技术，从而能够把命令或数据可靠地传输到较远地方的一种网络结构。对于节点数不多，但其中一些节点离中心点比较远时，使用树型中继网络是比较好的。

　　格型网(Mesh Net)，也叫网状网，因为像“渔网”而得名。几十或上百个节点聚在一起，相互之间会形成比较复杂的依存关系。用格型网来描述它们之间的关系比较合适，依据这种模型建立的自动路由算法，能够更好地改善抄表系统的性能，取得良好的运行效果。