WEN技術(shù)在電梯物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

曹石

摘 要 電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠運行需要成熟穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的支持。本文主要以電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層為對象，介紹傳感層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)中各角色的作用；介紹傳感層數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，包括數(shù)據(jù)傳輸方式及數(shù)據(jù)包路由原則。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；WEN；無線傳感器

中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0077-01

現(xiàn)有的電梯物聯(lián)網(wǎng)，傳感層網(wǎng)絡(luò)一般采用單點方式，即一臺電梯為一個網(wǎng)絡(luò)，采用的網(wǎng)絡(luò)一般為GPRS，成本較高，且對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器提出更高要求，因為需要為每臺電梯創(chuàng)建一個連接，這對服務(wù)器硬件和部署架構(gòu)要求很高，不適合推廣應(yīng)用。

本文提出的電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運用分布式設(shè)計方法，采用WEN電梯專用無線技術(shù)，以區(qū)域為單位組建無線局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)匯總單元，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一方面方便擴(kuò)展，另一方面大大提高了性價比。

1 電梯物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則為“分散控制、集中管理”。網(wǎng)絡(luò)形式包含有線和無線通訊方式。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計的出發(fā)點是高性價比和高可靠性，設(shè)計思路是傳感層構(gòu)建局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)集合到數(shù)據(jù)匯總單元。采用WEN技術(shù)組建傳感層無線網(wǎng)絡(luò)。

電梯主控制器作為數(shù)據(jù)采集的對象，數(shù)據(jù)采集單元包括有線通訊單元和射頻傳輸單元，數(shù)據(jù)采集單元與電梯主控制器通訊方式采用多種有線通訊方式，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)射頻傳輸單元投遞到WEN無線網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)一級或者多級數(shù)據(jù)中繼單元到達(dá)數(shù)據(jù)匯總單元，如圖1所示。

圖1 電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

WEN無線網(wǎng)絡(luò)是傳感層局域網(wǎng)的核心，WEN結(jié)構(gòu)包括物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層，4～7層統(tǒng)一為應(yīng)用支持層。物理層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為射頻位，或者將射頻位轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包。MAC層主要提供網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和通過發(fā)信標(biāo)方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)探測，MAC層還提供點對點階躍確認(rèn)。網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)構(gòu)建網(wǎng)狀網(wǎng)，包括在WEN網(wǎng)絡(luò)中廣播數(shù)據(jù)包、決定單播數(shù)據(jù)的路由鏈路、保證點對點數(shù)據(jù)通訊的可靠性。應(yīng)用層負(fù)責(zé)根據(jù)程序中指定的地址或者組號決定數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收。

1.2 網(wǎng)絡(luò)角色

電梯物聯(lián)網(wǎng)中WEN無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)角色按其功能劃分主要分為：網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元、數(shù)據(jù)匯總單元、數(shù)據(jù)中繼單元、數(shù)據(jù)采集單元。

網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元負(fù)責(zé)WEN網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建和激活，有且只有網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元能激活WEN網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建成功之后，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元即可離開網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)匯總單元作負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的維持、網(wǎng)絡(luò)管理及數(shù)據(jù)匯總，起著連接Internet和局域網(wǎng)的功能。來自物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的任何數(shù)據(jù)都必須先經(jīng)過數(shù)據(jù)匯總單元，由數(shù)據(jù)匯總單元檢索目標(biāo)地址，然后通過WEN網(wǎng)絡(luò)投遞到目標(biāo)節(jié)點。

數(shù)據(jù)中繼單元功能比較單一，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)，將來自父節(jié)點的數(shù)據(jù)包通過最優(yōu)路由鏈路投遞給數(shù)據(jù)匯總單元。

數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集電梯主控制器數(shù)據(jù)，采集方式可通過協(xié)議，也可通過干觸點。采集的數(shù)據(jù)通過射頻傳輸單元投遞到數(shù)據(jù)匯總單元。通常，數(shù)據(jù)采集單元只被動接收，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)平臺有數(shù)據(jù)請求時，才返回數(shù)據(jù)，但在電梯發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)采集單元會主動向數(shù)據(jù)匯總單元發(fā)送異常請求數(shù)據(jù)包，告知物聯(lián)網(wǎng)平臺現(xiàn)場電梯出現(xiàn)故障。

2 數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制

無線網(wǎng)絡(luò)的核心關(guān)注點在于如何在節(jié)點之間數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性傳輸。WEN網(wǎng)絡(luò)能自動規(guī)劃最優(yōu)路由保證節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互。WEN網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，包括三方面：1）數(shù)據(jù)請求；2）數(shù)據(jù)確認(rèn)；3）數(shù)據(jù)指示。

數(shù)據(jù)請求由原始節(jié)點發(fā)起，數(shù)據(jù)確認(rèn)是數(shù)據(jù)請求的直接結(jié)果，原始節(jié)點每次發(fā)送數(shù)據(jù)請求都會接收到一個數(shù)據(jù)確認(rèn)包來指示請求的成功或者失??；數(shù)據(jù)指示到達(dá)時間確沒有確定值。數(shù)據(jù)請求可從多處產(chǎn)生，包括有響應(yīng)機(jī)制的單播、無響應(yīng)機(jī)制的單播、廣播、組播。

2.1 數(shù)據(jù)傳輸方式

WEN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式主要有單播、組播、廣播。

單播主要用于點對點通訊，如果點對點通訊被響應(yīng)，單播將會重復(fù)嘗試3次以確定最終的路由，在此過程中，如果路由被破壞，比如受電磁波干擾、障礙物阻擋或者惡劣天氣影響等，則新的路由偵測機(jī)制將會被激活。

廣播是單點對網(wǎng)絡(luò)中所有點的通訊方式，只要接收節(jié)點與其父節(jié)點的距離在發(fā)送節(jié)點指定的射頻半徑之內(nèi)。廣播通訊方式采用數(shù)據(jù)包接力方式，指定廣播半徑之內(nèi)的節(jié)點都執(zhí)行數(shù)據(jù)包接收、地址判斷、數(shù)據(jù)投遞，也就是說一個數(shù)據(jù)包會多次到達(dá)同一個節(jié)點，如果廣播頻率較快，容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞。

組播是廣播的特殊情況，它是指定一組節(jié)點的廣播，任何其他節(jié)點收到組播數(shù)據(jù)之后都被將數(shù)據(jù)包丟棄，如果一個節(jié)點想特定的組發(fā)送組播數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包會到達(dá)指定組標(biāo)識的節(jié)點。

2.2 數(shù)據(jù)包路由

WEN網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)包在點到點之間傳輸首先需要路由偵測去尋找路由鏈路，源節(jié)點可經(jīng)過多級階躍到達(dá)指定目標(biāo)節(jié)點，如果在路由偵測過程中出現(xiàn)路由鏈路受損，比如受障礙物阻擋、供電異常等情況下，路由鏈路將會自動重新規(guī)劃路由偵測直至找到新的路由鏈路為止。

在路由鏈路上，用路由損耗指示每一級階躍的能量。源節(jié)點向各個方向廣播數(shù)據(jù)，每經(jīng)過一級，路由損耗累加一次，如此便能確定每一條鏈路的路由損耗，找到最小的即可鎖定最佳路由鏈路。

3 結(jié)束語

電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)各式各樣，但都圍繞單點結(jié)構(gòu)展開，單點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弊端較多，從實用的角度分析，其昂貴的方案價格讓客戶望而卻步，單點結(jié)構(gòu)造成數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的單一，而且如要實現(xiàn)廣播通訊方式，勢必在應(yīng)用層就需要投入大量的流量費用，而且沒法對廣播進(jìn)行二次控制。本文提出的電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能彌補(bǔ)單點結(jié)構(gòu)的缺點，另外分布式結(jié)構(gòu)決定了可采用WEN無線技術(shù)，采用多種數(shù)據(jù)傳輸方式，外加最優(yōu)路由鏈路原則，能構(gòu)建高性價比的電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，具有一定的推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]王雪.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：212.

[2]CarmanDW，KruusPS，MattBJ.Constraintsandapproachesfordistributedsensornetworksecurity[R].NAILabs，2005.endprint

摘 要 電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠運行需要成熟穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的支持。本文主要以電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層為對象，介紹傳感層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)中各角色的作用；介紹傳感層數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，包括數(shù)據(jù)傳輸方式及數(shù)據(jù)包路由原則。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；WEN；無線傳感器

中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0077-01

現(xiàn)有的電梯物聯(lián)網(wǎng)，傳感層網(wǎng)絡(luò)一般采用單點方式，即一臺電梯為一個網(wǎng)絡(luò)，采用的網(wǎng)絡(luò)一般為GPRS，成本較高，且對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器提出更高要求，因為需要為每臺電梯創(chuàng)建一個連接，這對服務(wù)器硬件和部署架構(gòu)要求很高，不適合推廣應(yīng)用。

本文提出的電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運用分布式設(shè)計方法，采用WEN電梯專用無線技術(shù)，以區(qū)域為單位組建無線局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)匯總單元，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一方面方便擴(kuò)展，另一方面大大提高了性價比。

1 電梯物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則為“分散控制、集中管理”。網(wǎng)絡(luò)形式包含有線和無線通訊方式。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計的出發(fā)點是高性價比和高可靠性，設(shè)計思路是傳感層構(gòu)建局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)集合到數(shù)據(jù)匯總單元。采用WEN技術(shù)組建傳感層無線網(wǎng)絡(luò)。

電梯主控制器作為數(shù)據(jù)采集的對象，數(shù)據(jù)采集單元包括有線通訊單元和射頻傳輸單元，數(shù)據(jù)采集單元與電梯主控制器通訊方式采用多種有線通訊方式，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)射頻傳輸單元投遞到WEN無線網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)一級或者多級數(shù)據(jù)中繼單元到達(dá)數(shù)據(jù)匯總單元，如圖1所示。

圖1 電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

WEN無線網(wǎng)絡(luò)是傳感層局域網(wǎng)的核心，WEN結(jié)構(gòu)包括物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層，4～7層統(tǒng)一為應(yīng)用支持層。物理層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為射頻位，或者將射頻位轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包。MAC層主要提供網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和通過發(fā)信標(biāo)方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)探測，MAC層還提供點對點階躍確認(rèn)。網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)構(gòu)建網(wǎng)狀網(wǎng)，包括在WEN網(wǎng)絡(luò)中廣播數(shù)據(jù)包、決定單播數(shù)據(jù)的路由鏈路、保證點對點數(shù)據(jù)通訊的可靠性。應(yīng)用層負(fù)責(zé)根據(jù)程序中指定的地址或者組號決定數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收。

1.2 網(wǎng)絡(luò)角色

電梯物聯(lián)網(wǎng)中WEN無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)角色按其功能劃分主要分為：網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元、數(shù)據(jù)匯總單元、數(shù)據(jù)中繼單元、數(shù)據(jù)采集單元。

網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元負(fù)責(zé)WEN網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建和激活，有且只有網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元能激活WEN網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建成功之后，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元即可離開網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)匯總單元作負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的維持、網(wǎng)絡(luò)管理及數(shù)據(jù)匯總，起著連接Internet和局域網(wǎng)的功能。來自物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的任何數(shù)據(jù)都必須先經(jīng)過數(shù)據(jù)匯總單元，由數(shù)據(jù)匯總單元檢索目標(biāo)地址，然后通過WEN網(wǎng)絡(luò)投遞到目標(biāo)節(jié)點。

數(shù)據(jù)中繼單元功能比較單一，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)，將來自父節(jié)點的數(shù)據(jù)包通過最優(yōu)路由鏈路投遞給數(shù)據(jù)匯總單元。

數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集電梯主控制器數(shù)據(jù)，采集方式可通過協(xié)議，也可通過干觸點。采集的數(shù)據(jù)通過射頻傳輸單元投遞到數(shù)據(jù)匯總單元。通常，數(shù)據(jù)采集單元只被動接收，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)平臺有數(shù)據(jù)請求時，才返回數(shù)據(jù)，但在電梯發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)采集單元會主動向數(shù)據(jù)匯總單元發(fā)送異常請求數(shù)據(jù)包，告知物聯(lián)網(wǎng)平臺現(xiàn)場電梯出現(xiàn)故障。

2 數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制

無線網(wǎng)絡(luò)的核心關(guān)注點在于如何在節(jié)點之間數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性傳輸。WEN網(wǎng)絡(luò)能自動規(guī)劃最優(yōu)路由保證節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互。WEN網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，包括三方面：1）數(shù)據(jù)請求；2）數(shù)據(jù)確認(rèn)；3）數(shù)據(jù)指示。

數(shù)據(jù)請求由原始節(jié)點發(fā)起，數(shù)據(jù)確認(rèn)是數(shù)據(jù)請求的直接結(jié)果，原始節(jié)點每次發(fā)送數(shù)據(jù)請求都會接收到一個數(shù)據(jù)確認(rèn)包來指示請求的成功或者失?。粩?shù)據(jù)指示到達(dá)時間確沒有確定值。數(shù)據(jù)請求可從多處產(chǎn)生，包括有響應(yīng)機(jī)制的單播、無響應(yīng)機(jī)制的單播、廣播、組播。

2.1 數(shù)據(jù)傳輸方式

WEN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式主要有單播、組播、廣播。

單播主要用于點對點通訊，如果點對點通訊被響應(yīng)，單播將會重復(fù)嘗試3次以確定最終的路由，在此過程中，如果路由被破壞，比如受電磁波干擾、障礙物阻擋或者惡劣天氣影響等，則新的路由偵測機(jī)制將會被激活。

廣播是單點對網(wǎng)絡(luò)中所有點的通訊方式，只要接收節(jié)點與其父節(jié)點的距離在發(fā)送節(jié)點指定的射頻半徑之內(nèi)。廣播通訊方式采用數(shù)據(jù)包接力方式，指定廣播半徑之內(nèi)的節(jié)點都執(zhí)行數(shù)據(jù)包接收、地址判斷、數(shù)據(jù)投遞，也就是說一個數(shù)據(jù)包會多次到達(dá)同一個節(jié)點，如果廣播頻率較快，容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞。

組播是廣播的特殊情況，它是指定一組節(jié)點的廣播，任何其他節(jié)點收到組播數(shù)據(jù)之后都被將數(shù)據(jù)包丟棄，如果一個節(jié)點想特定的組發(fā)送組播數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包會到達(dá)指定組標(biāo)識的節(jié)點。

2.2 數(shù)據(jù)包路由

WEN網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)包在點到點之間傳輸首先需要路由偵測去尋找路由鏈路，源節(jié)點可經(jīng)過多級階躍到達(dá)指定目標(biāo)節(jié)點，如果在路由偵測過程中出現(xiàn)路由鏈路受損，比如受障礙物阻擋、供電異常等情況下，路由鏈路將會自動重新規(guī)劃路由偵測直至找到新的路由鏈路為止。

在路由鏈路上，用路由損耗指示每一級階躍的能量。源節(jié)點向各個方向廣播數(shù)據(jù)，每經(jīng)過一級，路由損耗累加一次，如此便能確定每一條鏈路的路由損耗，找到最小的即可鎖定最佳路由鏈路。

3 結(jié)束語

電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)各式各樣，但都圍繞單點結(jié)構(gòu)展開，單點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弊端較多，從實用的角度分析，其昂貴的方案價格讓客戶望而卻步，單點結(jié)構(gòu)造成數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的單一，而且如要實現(xiàn)廣播通訊方式，勢必在應(yīng)用層就需要投入大量的流量費用，而且沒法對廣播進(jìn)行二次控制。本文提出的電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能彌補(bǔ)單點結(jié)構(gòu)的缺點，另外分布式結(jié)構(gòu)決定了可采用WEN無線技術(shù)，采用多種數(shù)據(jù)傳輸方式，外加最優(yōu)路由鏈路原則，能構(gòu)建高性價比的電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，具有一定的推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]王雪.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：212.

[2]CarmanDW，KruusPS，MattBJ.Constraintsandapproachesfordistributedsensornetworksecurity[R].NAILabs，2005.endprint

摘 要 電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠運行需要成熟穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的支持。本文主要以電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層為對象，介紹傳感層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)中各角色的作用；介紹傳感層數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，包括數(shù)據(jù)傳輸方式及數(shù)據(jù)包路由原則。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；WEN；無線傳感器

中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0077-01

現(xiàn)有的電梯物聯(lián)網(wǎng)，傳感層網(wǎng)絡(luò)一般采用單點方式，即一臺電梯為一個網(wǎng)絡(luò)，采用的網(wǎng)絡(luò)一般為GPRS，成本較高，且對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器提出更高要求，因為需要為每臺電梯創(chuàng)建一個連接，這對服務(wù)器硬件和部署架構(gòu)要求很高，不適合推廣應(yīng)用。

本文提出的電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運用分布式設(shè)計方法，采用WEN電梯專用無線技術(shù)，以區(qū)域為單位組建無線局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)匯總單元，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一方面方便擴(kuò)展，另一方面大大提高了性價比。

1 電梯物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則為“分散控制、集中管理”。網(wǎng)絡(luò)形式包含有線和無線通訊方式。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計的出發(fā)點是高性價比和高可靠性，設(shè)計思路是傳感層構(gòu)建局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)集合到數(shù)據(jù)匯總單元。采用WEN技術(shù)組建傳感層無線網(wǎng)絡(luò)。

電梯主控制器作為數(shù)據(jù)采集的對象，數(shù)據(jù)采集單元包括有線通訊單元和射頻傳輸單元，數(shù)據(jù)采集單元與電梯主控制器通訊方式采用多種有線通訊方式，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)射頻傳輸單元投遞到WEN無線網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)一級或者多級數(shù)據(jù)中繼單元到達(dá)數(shù)據(jù)匯總單元，如圖1所示。

圖1 電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

WEN無線網(wǎng)絡(luò)是傳感層局域網(wǎng)的核心，WEN結(jié)構(gòu)包括物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層，4～7層統(tǒng)一為應(yīng)用支持層。物理層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為射頻位，或者將射頻位轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包。MAC層主要提供網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和通過發(fā)信標(biāo)方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)探測，MAC層還提供點對點階躍確認(rèn)。網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)構(gòu)建網(wǎng)狀網(wǎng)，包括在WEN網(wǎng)絡(luò)中廣播數(shù)據(jù)包、決定單播數(shù)據(jù)的路由鏈路、保證點對點數(shù)據(jù)通訊的可靠性。應(yīng)用層負(fù)責(zé)根據(jù)程序中指定的地址或者組號決定數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收。

1.2 網(wǎng)絡(luò)角色

電梯物聯(lián)網(wǎng)中WEN無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)角色按其功能劃分主要分為：網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元、數(shù)據(jù)匯總單元、數(shù)據(jù)中繼單元、數(shù)據(jù)采集單元。

網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元負(fù)責(zé)WEN網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建和激活，有且只有網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元能激活WEN網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建成功之后，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建單元即可離開網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)匯總單元作負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的維持、網(wǎng)絡(luò)管理及數(shù)據(jù)匯總，起著連接Internet和局域網(wǎng)的功能。來自物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的任何數(shù)據(jù)都必須先經(jīng)過數(shù)據(jù)匯總單元，由數(shù)據(jù)匯總單元檢索目標(biāo)地址，然后通過WEN網(wǎng)絡(luò)投遞到目標(biāo)節(jié)點。

數(shù)據(jù)中繼單元功能比較單一，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)，將來自父節(jié)點的數(shù)據(jù)包通過最優(yōu)路由鏈路投遞給數(shù)據(jù)匯總單元。

數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集電梯主控制器數(shù)據(jù)，采集方式可通過協(xié)議，也可通過干觸點。采集的數(shù)據(jù)通過射頻傳輸單元投遞到數(shù)據(jù)匯總單元。通常，數(shù)據(jù)采集單元只被動接收，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)平臺有數(shù)據(jù)請求時，才返回數(shù)據(jù)，但在電梯發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)采集單元會主動向數(shù)據(jù)匯總單元發(fā)送異常請求數(shù)據(jù)包，告知物聯(lián)網(wǎng)平臺現(xiàn)場電梯出現(xiàn)故障。

2 數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制

無線網(wǎng)絡(luò)的核心關(guān)注點在于如何在節(jié)點之間數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性傳輸。WEN網(wǎng)絡(luò)能自動規(guī)劃最優(yōu)路由保證節(jié)點之間數(shù)據(jù)交互。WEN網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，包括三方面：1）數(shù)據(jù)請求；2）數(shù)據(jù)確認(rèn)；3）數(shù)據(jù)指示。

數(shù)據(jù)請求由原始節(jié)點發(fā)起，數(shù)據(jù)確認(rèn)是數(shù)據(jù)請求的直接結(jié)果，原始節(jié)點每次發(fā)送數(shù)據(jù)請求都會接收到一個數(shù)據(jù)確認(rèn)包來指示請求的成功或者失?。粩?shù)據(jù)指示到達(dá)時間確沒有確定值。數(shù)據(jù)請求可從多處產(chǎn)生，包括有響應(yīng)機(jī)制的單播、無響應(yīng)機(jī)制的單播、廣播、組播。

2.1 數(shù)據(jù)傳輸方式

WEN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式主要有單播、組播、廣播。

單播主要用于點對點通訊，如果點對點通訊被響應(yīng)，單播將會重復(fù)嘗試3次以確定最終的路由，在此過程中，如果路由被破壞，比如受電磁波干擾、障礙物阻擋或者惡劣天氣影響等，則新的路由偵測機(jī)制將會被激活。

廣播是單點對網(wǎng)絡(luò)中所有點的通訊方式，只要接收節(jié)點與其父節(jié)點的距離在發(fā)送節(jié)點指定的射頻半徑之內(nèi)。廣播通訊方式采用數(shù)據(jù)包接力方式，指定廣播半徑之內(nèi)的節(jié)點都執(zhí)行數(shù)據(jù)包接收、地址判斷、數(shù)據(jù)投遞，也就是說一個數(shù)據(jù)包會多次到達(dá)同一個節(jié)點，如果廣播頻率較快，容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞。

組播是廣播的特殊情況，它是指定一組節(jié)點的廣播，任何其他節(jié)點收到組播數(shù)據(jù)之后都被將數(shù)據(jù)包丟棄，如果一個節(jié)點想特定的組發(fā)送組播數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包會到達(dá)指定組標(biāo)識的節(jié)點。

2.2 數(shù)據(jù)包路由

WEN網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)包在點到點之間傳輸首先需要路由偵測去尋找路由鏈路，源節(jié)點可經(jīng)過多級階躍到達(dá)指定目標(biāo)節(jié)點，如果在路由偵測過程中出現(xiàn)路由鏈路受損，比如受障礙物阻擋、供電異常等情況下，路由鏈路將會自動重新規(guī)劃路由偵測直至找到新的路由鏈路為止。

在路由鏈路上，用路由損耗指示每一級階躍的能量。源節(jié)點向各個方向廣播數(shù)據(jù)，每經(jīng)過一級，路由損耗累加一次，如此便能確定每一條鏈路的路由損耗，找到最小的即可鎖定最佳路由鏈路。

3 結(jié)束語

電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)各式各樣，但都圍繞單點結(jié)構(gòu)展開，單點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弊端較多，從實用的角度分析，其昂貴的方案價格讓客戶望而卻步，單點結(jié)構(gòu)造成數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的單一，而且如要實現(xiàn)廣播通訊方式，勢必在應(yīng)用層就需要投入大量的流量費用，而且沒法對廣播進(jìn)行二次控制。本文提出的電梯物聯(lián)網(wǎng)傳感層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能彌補(bǔ)單點結(jié)構(gòu)的缺點，另外分布式結(jié)構(gòu)決定了可采用WEN無線技術(shù)，采用多種數(shù)據(jù)傳輸方式，外加最優(yōu)路由鏈路原則，能構(gòu)建高性價比的電梯物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，具有一定的推廣價值。

參考文獻(xiàn)

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