無線電力抄表系統(tǒng)的傳輸中繼站設(shè)計
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中繼節(jié)點模塊構(gòu)成包括控制模塊、無線RF模塊、電源模塊、通信單元等?？刂颇K根據(jù)定義的路由協(xié)議處理收發(fā)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制命令控制其他模塊的行為；電源模塊為整個節(jié)點提供電源；無線RF模塊實現(xiàn)對電表數(shù)據(jù)的遠程收發(fā)，以及對數(shù)據(jù)的校驗和檢錯等；通信單元主要是利用串口與計算機的通信，方便調(diào)試階段的數(shù)據(jù)讀取及進行時效性和可靠性分析。狀態(tài)指示單元指示了數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)，可以根據(jù)此狀態(tài)判斷數(shù)據(jù)收發(fā)是否成功，判斷系統(tǒng)是否空閑。無線節(jié)點電路原理圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201809/388661.htm
CC1110是一款真正的SoC(片上系統(tǒng))解決方案。該芯片采用Chipcon公司的Smart RF 04技術(shù)，以0．18μmCMOS工藝制成，擁有豐富的外圍接口，只需極少的外部元件就可以構(gòu)成性能穩(wěn)定且功耗較低的SoC。此芯片采用433 MHz的頻率進行數(shù)據(jù)收發(fā)，通信簡單，功耗低、成本低，加上超高頻通信的穩(wěn)定性高、容量高、傳輸能力強等特點，在控制領(lǐng)域，尤其在無線自動抄表通信設(shè)備中被廣泛使用。
中繼器與電表的通信接口采用12引腳接口，如圖4所示。通過MCU的控制，利用串口與智能電表進行通信。當收到來自集中器的抄表命令時，立即從智能電表中讀取數(shù)據(jù)。
3 無線中繼節(jié)點的軟件設(shè)計
無線抄表網(wǎng)絡(luò)具有如下特點：
①節(jié)點靜止。電表安裝后相對固定，減少了路由開銷，不會因為節(jié)點的頻繁移動造成路由變化。
②多到一路由(多個節(jié)點到一個節(jié)點的路由)。網(wǎng)絡(luò)全部通過集中器向系統(tǒng)主站上報數(shù)據(jù)，集中器可被視為匯聚節(jié)點，由于匯聚集節(jié)點相同，因此可以合并多個路由發(fā)現(xiàn)的過程。
③節(jié)點功率不受限制。無線節(jié)點電源由智能電表提供，相比電池供電而言，不必擔心某個節(jié)點負載過重造成的用電量不均衡而要經(jīng)常更換電池的問題。
3．1 通信協(xié)議
現(xiàn)有的自組網(wǎng)絡(luò)通常分為表驅(qū)動路由協(xié)議和按需路由協(xié)議。在路由建立階段，表驅(qū)動路由協(xié)議時延小，但路由開銷大；按需路由協(xié)議時延大，但路由開銷小?？紤]到無線電力抄表網(wǎng)絡(luò)存在的這些特點，綜合比較幾種路由協(xié)議，ZigBee、DSR、AODV等且以節(jié)約成本為目標，在保證系統(tǒng)性能的前提下，選擇按需路由協(xié)議。通過改進DSR路由協(xié)議，更好地服務(wù)于無線抄表系統(tǒng)。集中器負責網(wǎng)絡(luò)的建立和維護，同時通過無線節(jié)點，按照改進的路由協(xié)議實現(xiàn)智能電表與集中器之間的數(shù)據(jù)傳輸與中繼。
協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖5所示。物理層主要完成頻率偏移補償、數(shù)據(jù)白化、FEC／交織以及CRC等功能。MAC層的主要作用是組建網(wǎng)絡(luò)，提供信道接入機制，并為兩個通信實體提供可靠地連接。其MAC幀類型包括路由幀、數(shù)據(jù)幀、路由維護幀，如圖6所示。網(wǎng)絡(luò)層主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的建立和維護，并通過定義的算法轉(zhuǎn)發(fā)幀。應(yīng)用層由用戶自定義。
3．2 組網(wǎng)過程
改進的路由協(xié)議是根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的特點設(shè)計的自組網(wǎng)協(xié)議，協(xié)議延用了DSR源路由方式，每個分組都包含了源地址到目的節(jié)點的完整路由，中間節(jié)點根據(jù)路由信息進行轉(zhuǎn)發(fā)。路由協(xié)議包括路由發(fā)現(xiàn)過程和路由維護過程。
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