“物联网的重心不在物，而是在网上”，说的很好！在生活中，交通网络包括火箭、飞机、火车、汽车、船舶、非机动车和双脚构成一个交通图，每个网络管一段，方便人们出行。在网络的世界中，卫星通讯网、互联网、3G/4G移动网等构成公共网，局域网、现场总线、无线自组网等构成私有网。物能够利用这些网么？如果将大量的比人类的数量还要多的物有思维、能上网、能沟通，那么，必须有适合于物的途径。传统技术肯定是不行的，需要更先进的技术。

人通讯的途径有声音、光、感觉，通过面对面和通讯介质沟通。随着嵌入式技术的发展，物或设备的大脑从技术上可以突破了；在通讯介质上，具备嵌入式特点的无线自组网技术、识别技术让物联网有了重心。所以，物联网技术是应用于物上，能够满足物有效连接的感知、运算、网络连接等技术，IEEE802.15.4的自组网技术是一个！ZigBee基于IEEE802.15.4，就像ModbusRTU基于RS串行通讯。

ADHoc、802.11n基于Wifi因为功耗和复杂，应用受限，就像Window不能很好的用于移动设备。IEEE802.15.4是颠覆性的，就好像在移动设备中安卓打败Windows桌面系统。在国外IEEE802.15.4技术很红火，各个厂家（Chipcon、Freescale）纷纷推出自己基于IEEE802.15.4的芯片；大公司吞并ZigBee创业公司，又推出不同于ZigBee的自主协议，比如WirelessHART。在中国，无线自组网技术还没有应用，大家对自组网协议正在研究。国内，针对IEEE802.15.4的红火基本在于国外芯片的基本应用，比如点对点通讯的有源RFID，因为自组网协议的复杂，2010年前，没有非常棒的自组网产品。

现在，Maslinx圣博亚科技来了，其KJ627 MineNet 自组网产品填补了国内空白！清华留美博士归国奋斗，自主研发，请大家多支持。

全无线的Mesh组网+透地通讯，最大可能性抗灾！

“物联网的重心不在物，而是在网上”，说的很好！在生活中，交通网络包括火箭、飞机、火车、汽车、船舶、非机动车和双脚构成一个交通图，每个网络管一段，方便人们出行。在网络的世界中，卫星通讯网、互联网、3G/4G移动网等构成公共网，局域网、现场总线、无线自组网等构成私有网。物能够利用这些网么？如果将大量的比人类的数量还要多的物有思维、能上网、能沟通，那么，必须有适合于物的途径。传统技术肯定是不行的，需要更先进的技术。

人通讯的途径有声音、光、感觉，通过面对面和通讯介质沟通。随着嵌入式技术的发展，物或设备的大脑从技术上可以突破了；在通讯介质上，具备嵌入式特点的无线自组网技术、识别技术让物联网有了重心。所以，物联网技术是应用于物上，能够满足物有效连接的感知、运算、网络连接等技术，IEEE802.15.4的自组网技术是一个！ZigBee基于IEEE802.15.4，就像ModbusRTU基于RS串行通讯。

ADHoc、802.11n基于Wifi因为功耗和复杂，应用受限，就像Window不能很好的用于移动设备。IEEE802.15.4是颠覆性的，就好像在移动设备中安卓打败Windows桌面系统。在国外IEEE802.15.4技术很红火，各个厂家（Chipcon、Freescale）纷纷推出自己基于IEEE802.15.4的芯片；大公司吞并ZigBee创业公司，又推出不同于ZigBee的自主协议，比如WirelessHART。在中国，无线自组网技术还没有应用，大家对自组网协议正在研究。国内，针对IEEE802.15.4的红火基本在于国外芯片的基本应用，比如点对点通讯的有源RFID，因为自组网协议的复杂，2010年前，没有非常棒的自组网产品。

现在，Maslinx圣博亚科技来了，其KJ627 MineNet 自组网产品填补了国内空白！清华留美博士归国奋斗，自主研发，请大家多支持。

圣博亚科技推出的KJ627系统采用自主创新的矿用基干无线传感网络技术，通过无线Mesh组网的全电池、全无线微基站，实现覆盖全矿全无线（无供电电缆、无通讯电缆）基础网络，为地下矿井、隧道等封闭空间的应急响应提供了系统设备，具备部署快捷、功耗低、抗灾能力强；实现了生命探测、逃生指引、雷达搜救、传感报警等功能。系统已申请了3项国家发明专利，获得6项实用新型专利，相关产品填补国内空白。该项目产品已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用，获得好评。通过机械工业联合会鉴定委员会科技成果鉴定，项目成果达到国内领先水平，填补国内空白。

MasLinx矿用基干传感网络技术，基于IEEE802.15协议，具备全电池、全无线功能，实现覆盖整体的“全无线”（无供电电缆、无通讯电缆）基础网络，具备部署快捷、功耗低、抗灾能力强等特点，可以应用在矿井安全、室内外人员车辆定位、传感监控等领域，目前，在美国80多个煤矿已经应用了全无线技术；国内，KJ627系统基于全无线网络技术，已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用。可靠、稳定的全无线系统应用，验证了全无线技术的可靠性。

那么，MasLinx全无线系统是如何确保通讯的有效性和可靠性？

首先，我们分析有线通讯：有线通讯种类很多，每种通讯方式，都有其弱点，比如RS485的误码、以太网的网络风暴、光网络的节点和链路失效问题等，所有就有了校验（ECC）纠错、VLAN（虚拟局域网）技术和以太环网技术等，来提高通讯的可靠性。

下面，针对RS485标准，我们仔细分析一下：

RS-485通讯标准采用平衡驱动及差分接收方式来驱动总线，实现工业网络的物理层连接。信号的抗干扰能力较强、结构简单、价格低廉、通讯距离远等优点，这种通讯方式已被广泛应用于工业仪表仪器通讯接口、监控系统通许等方面。但485 总线存在自适应、自保护能力脆弱等缺点，设计中如果不注意硬件细节及合理的软件通讯协议，在应用中就会经常出现误码多、通迅芯片损坏等现象，影响正常使用，因此提高485 总线可靠性设计至关重要。所以，我们在RS-485电路设计时可以通过光电隔离技术提高信号的可靠性和自身的电磁兼容性EMC；在应用时，通过增加终端电阻，提高总线的负载能力；针对总线的半双工特性，需要合理控制信号收发转换，避免信号叠加，增加看门狗，避免转换死锁；通过合理接地，避免共模干扰；做好通讯线缆的屏蔽和隔离，避免电磁干扰；通讯协议采用CRC校验、奇偶校验等方式避免误码，引起的不正常；在应用中，必须采用主从模式或非破坏性逐位仲裁机制（注意：在很多差分总线中，有更为先进的技术，比如CAN采用非破坏性逐位仲裁机制技术，ProfiBus采用的令牌总线网技术等，避免信号碰撞，让通讯有序。因为仲裁和令牌切换的快速执行，让这些技术有了实用价值），避免多主的信号碰撞，通讯失败。所以，即便是在工业自动化中非常普遍应用的类似于RS485或者CAN总线等通讯模式，也需要硬件、软件等多个层面采取措施，提高通讯的可靠性。

同样，类似物流系统，我们需要通过Internet将一封Email从中国发送到美国，虽然，不会关心经过多少个交换机和路由器，经过双绞线、光纤、3G等网络，但是，因为各个系统的可靠的配合以及全球网络基于统一的国际互联网（Internet）标准，采用了很多硬件、软件层面的可靠性设计，确保了我们发送Email的可靠性。

现在，我们分析一下MasLinx全无线通讯的可靠性是如何保障的！

一、协议标准层面

1、物理层（Physical Layer）

物理层可以通过硬件设备的选择，确定两点接收的可靠距离范围，比如发射机的射频输出功率、接收机的接收灵敏度、发射/接收天线的类型及增益等参数，可以确定可靠的通讯范围。

无线调制分为调幅、调频和调相三种基本形式，其中调频的特点是频宽窄抗干扰性能好，通讯距离长，传输时信号失真小，设备利用率也较高，不过对阻碍物的穿透能力弱；调幅的特点是频宽宽，抗干扰性差，距离短，但是对阻碍物的穿透能力强。

窄带无线的抗干扰能力优于宽带无线。也就是，带宽越窄，抗干扰能力强，通信距离也越远。

现在无线射频（Radio Frequency）技术已经实现了无线信道将不同的调制方法和编码方案融合，支持多种传输速率，提高了无线通讯物理层的可靠性。无线多信道的划分让有限的频谱资源更为有效的利用、扩展频谱(Spread Spectrum)技术提高抗干扰能力，其中包括直接序列展频技术(Direct Sequence Spread Spectrum—DSSS)将原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率，获得高的的抗噪声能力；跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum—FHSS)也能提高抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。

在无线通讯协议栈的物理层提供物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层的主要功能是信道选择、信道能量检测、打开和关闭收发器、发送和接收数据包、链路质量指示和信道估计。所以，只有选择具备抗干扰能力强的无线通讯硬件，才有可能在此基础上实现系统的可靠性。

Maslinx矿用无线基干网络采用射频芯片基干IEEE802.15标准，比如其中的窄带宽无线基站，具备很高的抗干扰能力，高接收灵敏度，网络带宽为250K，网络采用较大最射频传输功率23dBm的模块，两点的传输距离为1km以上。同时，基站和传感模块采用工业级的芯片，具备高的EMC电磁兼容特性。同时，MasLinx全无线技术不仅仅考虑点和点间的可靠，还要考虑大规模节点存在的无线系统的可靠，通过系统的分层管理，降低整体系统的复杂，提高系统的可靠性。

2、访问控制层（MAC Layer）

无线通讯协议的MAC层通讯，可以通过可靠的错误检测和处理机制，以及短帧数据结构、防冲突技术等提高系统的可靠性。

在无线通讯中，多采用短帧传送，可以提高通讯的实时性和抗干扰性。MAC层帧格式CRC校验，可以确保传输数据的可靠。通过CSMA/CA（载波侦听多路访问）算法实现无线通讯防冲突功能。自组织网络协议，通过MAC报文确定是否加入某个子网（比如PAN——Personal Area Network），以确保一个最优的通讯网络。

比如，IEEE802.15.4的MAC层实现了网络同步、自组织网络、通讯安全维护，提供了可靠的通讯保障。

（1）协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器的信标帧与协议器同步；

（2）支持PAN网络的关联（association）和取消关联（disassociation）操作；

（3）支持无线信道通信安全；

（4）使用CSMA-CA机制访问信道；

（5）支持时槽保障（guaranteed time slot, GTS）机制；

（6）支持不同设备的MAC层间可靠传输。

MasLinx矿用无线传感网络技术采用国际成熟的抗干扰技术，实现了系统的标准化、国际化。

3、网络层（Network Layer）

我们在网络层，可以使用Cluster-Tree路由算法、AODV(Ad hoc on-demand distance vector routing源驱动路由协议)、动态源路由协议(Dynamic Source Routing, DSR)或者链路状态路由选择协议等来确保路由层的网络质量。

比如在动态路由的时候，我们即要考虑路径最短效率最高，又要考虑链路质量，确保通讯稳定，还要避免路由中的循环和网络风暴，这里就需要对路由协议的深入理解和灵活运用。

MasLinx全无线技术采用Mesh组网技术，不仅灵活运用了IEEE的各种成熟高层应用协议，而且将贡献了具有自主知识产权的专利技术，实现了应用层通讯的有效性和可靠性，拥有与Wifi等其他无线的共存的能力，并在工业和矿山环境的成功应用。

二、系统应用层面

1、MasLinx两层全无线网络机制：

a、基干网络层：基站发射功率在0db以上，覆盖范围1km以上，在系统布置上，我们一般每隔100~200米一个基站，具备自组网功能，这样的网络可以实现路由层多路径通讯选择，最大限度的确保数据上传；

b、传感层：定位模块或传感节点，发射功率在0db以内，覆盖范围100以上，可以选择不具备自组网功能，确保最低功耗。在系统中，此层节点数允许非常大的数里级，小范围通讯，依靠基干网络，并确保系统网络资源的合理有效利用，避免资源的堵塞。

2、MasLinx高效的通讯和相对丰富带宽资源：

在Maslinx系统中，一个传感节点的信息，实时发送给基站，为毫秒级别。比如MN1100功耗检测每5S一个30mA的脉冲，每个脉冲为10ms，10ms内完成了唤醒、启动、发送、接收、再次休眠的全过程，也就是说2~3个ms就可以实现一个定位短数据包收发。高效的通讯可以占用更少的无线频谱资源。并确保整个系统一直具备丰富的带宽资源。

因为通过MasLinx无线通讯核心芯片设备休眠唤醒、数据收发高效，让低带宽资源相对更加丰富，使得系统的可靠性有了支撑，确保了全无线技术的实用价值。Maslinx美国团队提供集成电路产业服务，致力于低功耗、多功能的集成电路研究。

综上所述，就好像每个人都会犯错，但是，通过一个有效的管理机制，就可以有效规避集体不犯低级错误一样。从宏观上，说无论有线或无线、物流系统和电子通讯都有“丢包”的问题，我们会有针对性的制定各种“标准”，从各个方面实现避免“丢包”，或自动“纠错”功能。无线网络的可靠性和稳定性，因为技术的发展和标准的完善，已经实现了应用层面的有效和可靠。KJ627系统是MasLinx全无线网络技术一个成功应用，已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用，验证了全无线系统的可靠性。

MasLinx矿用基干传感网络技术，基于IEEE802.15协议，具备全电池、全无线功能，实现覆盖整体的“全无线”（无供电电缆、无通讯电缆）基础网络，具备部署快捷、功耗低、抗灾能力强等特点，可以应用在矿井安全、室内外人员车辆定位、传感监控等领域，目前，在美国80多个煤矿已经应用了全无线技术；国内，KJ627系统基于全无线网络技术，已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用。可靠、稳定的全无线系统应用，验证了全无线技术的可靠性。

那么，MasLinx全无线系统是如何确保通讯的有效性和可靠性？

首先，我们分析有线通讯：有线通讯种类很多，每种通讯方式，都有其弱点，比如RS485的误码、以太网的网络风暴、光网络的节点和链路失效问题等，所有就有了校验（ECC）纠错、VLAN（虚拟局域网）技术和以太环网技术等，来提高通讯的可靠性。

下面，针对RS485标准，我们仔细分析一下：

RS-485通讯标准采用平衡驱动及差分接收方式来驱动总线，实现工业网络的物理层连接。信号的抗干扰能力较强、结构简单、价格低廉、通讯距离远等优点，这种通讯方式已被广泛应用于工业仪表仪器通讯接口、监控系统通许等方面。但485 总线存在自适应、自保护能力脆弱等缺点，设计中如果不注意硬件细节及合理的软件通讯协议，在应用中就会经常出现误码多、通迅芯片损坏等现象，影响正常使用，因此提高485 总线可靠性设计至关重要。所以，我们在RS-485电路设计时可以通过光电隔离技术提高信号的可靠性和自身的电磁兼容性EMC；在应用时，通过增加终端电阻，提高总线的负载能力；针对总线的半双工特性，需要合理控制信号收发转换，避免信号叠加，增加看门狗，避免转换死锁；通过合理接地，避免共模干扰；做好通讯线缆的屏蔽和隔离，避免电磁干扰；通讯协议采用CRC校验、奇偶校验等方式避免误码，引起的不正常；在应用中，必须采用主从模式或非破坏性逐位仲裁机制（注意：在很多差分总线中，有更为先进的技术，比如CAN采用非破坏性逐位仲裁机制技术，ProfiBus采用的令牌总线网技术等，避免信号碰撞，让通讯有序。因为仲裁和令牌切换的快速执行，让这些技术有了实用价值），避免多主的信号碰撞，通讯失败。所以，即便是在工业自动化中非常普遍应用的类似于RS485或者CAN总线等通讯模式，也需要硬件、软件等多个层面采取措施，提高通讯的可靠性。

同样，类似物流系统，我们需要通过Internet将一封Email从中国发送到美国，虽然，不会关心经过多少个交换机和路由器，经过双绞线、光纤、3G等网络，但是，因为各个系统的可靠的配合以及全球网络基于统一的国际互联网（Internet）标准，采用了很多硬件、软件层面的可靠性设计，确保了我们发送Email的可靠性。

现在，我们分析一下MasLinx全无线通讯的可靠性是如何保障的！

一、协议标准层面

1、物理层（Physical Layer）

物理层可以通过硬件设备的选择，确定两点接收的可靠距离范围，比如发射机的射频输出功率、接收机的接收灵敏度、发射/接收天线的类型及增益等参数，可以确定可靠的通讯范围。

无线调制分为调幅、调频和调相三种基本形式，其中调频的特点是频宽窄抗干扰性能好，通讯距离长，传输时信号失真小，设备利用率也较高，不过对阻碍物的穿透能力弱；调幅的特点是频宽宽，抗干扰性差，距离短，但是对阻碍物的穿透能力强。

窄带无线的抗干扰能力优于宽带无线。也就是，带宽越窄，抗干扰能力强，通信距离也越远。

现在无线射频（Radio Frequency）技术已经实现了无线信道将不同的调制方法和编码方案融合，支持多种传输速率，提高了无线通讯物理层的可靠性。无线多信道的划分让有限的频谱资源更为有效的利用、扩展频谱(Spread Spectrum)技术提高抗干扰能力，其中包括直接序列展频技术(Direct Sequence Spread Spectrum—DSSS)将原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率，获得高的的抗噪声能力；跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum—FHSS)也能提高抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。

在无线通讯协议栈的物理层提供物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层的主要功能是信道选择、信道能量检测、打开和关闭收发器、发送和接收数据包、链路质量指示和信道估计。所以，只有选择具备抗干扰能力强的无线通讯硬件，才有可能在此基础上实现系统的可靠性。

Maslinx矿用无线基干网络采用射频芯片基干IEEE802.15标准，比如其中的窄带宽无线基站，具备很高的抗干扰能力，高接收灵敏度，网络带宽为250K，网络采用较大最射频传输功率23dBm的模块，两点的传输距离为1km以上。同时，基站和传感模块采用工业级的芯片，具备高的EMC电磁兼容特性。同时，MasLinx全无线技术不仅仅考虑点和点间的可靠，还要考虑大规模节点存在的无线系统的可靠，通过系统的分层管理，降低整体系统的复杂，提高系统的可靠性。

2、访问控制层（MAC Layer）

无线通讯协议的MAC层通讯，可以通过可靠的错误检测和处理机制，以及短帧数据结构、防冲突技术等提高系统的可靠性。

在无线通讯中，多采用短帧传送，可以提高通讯的实时性和抗干扰性。MAC层帧格式CRC校验，可以确保传输数据的可靠。通过CSMA/CA（载波侦听多路访问）算法实现无线通讯防冲突功能。自组织网络协议，通过MAC报文确定是否加入某个子网（比如PAN——Personal Area Network），以确保一个最优的通讯网络。

比如，IEEE802.15.4的MAC层实现了网络同步、自组织网络、通讯安全维护，提供了可靠的通讯保障。

（1）协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器的信标帧与协议器同步；

（2）支持PAN网络的关联（association）和取消关联（disassociation）操作；

（3）支持无线信道通信安全；

（4）使用CSMA-CA机制访问信道；

（5）支持时槽保障（guaranteed time slot, GTS）机制；

（6）支持不同设备的MAC层间可靠传输。

MasLinx矿用无线传感网络技术采用国际成熟的抗干扰技术，实现了系统的标准化、国际化。

3、网络层（Network Layer）

我们在网络层，可以使用Cluster-Tree路由算法、AODV(Ad hoc on-demand distance vector routing源驱动路由协议)、动态源路由协议(Dynamic Source Routing, DSR)或者链路状态路由选择协议等来确保路由层的网络质量。

比如在动态路由的时候，我们即要考虑路径最短效率最高，又要考虑链路质量，确保通讯稳定，还要避免路由中的循环和网络风暴，这里就需要对路由协议的深入理解和灵活运用。

MasLinx全无线技术采用Mesh组网技术，不仅灵活运用了IEEE的各种成熟高层应用协议，而且将贡献了具有自主知识产权的专利技术，实现了应用层通讯的有效性和可靠性，拥有与Wifi等其他无线的共存的能力，并在工业和矿山环境的成功应用。

二、系统应用层面

1、MasLinx两层全无线网络机制：

a、基干网络层：基站发射功率在0db以上，覆盖范围1km以上，在系统布置上，我们一般每隔100~200米一个基站，具备自组网功能，这样的网络可以实现路由层多路径通讯选择，最大限度的确保数据上传；

b、传感层：定位模块或传感节点，发射功率在0db以内，覆盖范围100以上，可以选择不具备自组网功能，确保最低功耗。在系统中，此层节点数允许非常大的数里级，小范围通讯，依靠基干网络，并确保系统网络资源的合理有效利用，避免资源的堵塞。

2、MasLinx高效的通讯和相对丰富带宽资源：

在Maslinx系统中，一个传感节点的信息，实时发送给基站，为毫秒级别。比如MN1100功耗检测每5S一个30mA的脉冲，每个脉冲为10ms，10ms内完成了唤醒、启动、发送、接收、再次休眠的全过程，也就是说2~3个ms就可以实现一个定位短数据包收发。高效的通讯可以占用更少的无线频谱资源。并确保整个系统一直具备丰富的带宽资源。

因为通过MasLinx无线通讯核心芯片设备休眠唤醒、数据收发高效，让低带宽资源相对更加丰富，使得系统的可靠性有了支撑，确保了全无线技术的实用价值。Maslinx美国团队提供集成电路产业服务，致力于低功耗、多功能的集成电路研究。

综上所述，就好像每个人都会犯错，但是，通过一个有效的管理机制，就可以有效规避集体不犯低级错误一样。从宏观上，说无论有线或无线、物流系统和电子通讯都有“丢包”的问题，我们会有针对性的制定各种“标准”，从各个方面实现避免“丢包”，或自动“纠错”功能。无线网络的可靠性和稳定性，因为技术的发展和标准的完善，已经实现了应用层面的有效和可靠。KJ627系统是MasLinx全无线网络技术一个成功应用，已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用，验证了全无线系统的可靠性。

MasLinx矿用基干传感网络技术，基于IEEE802.15协议，具备全电池、全无线功能，实现覆盖整体的“全无线”（无供电电缆、无通讯电缆）基础网络，具备部署快捷、功耗低、抗灾能力强等特点，可以应用在矿井安全、室内外人员车辆定位、传感监控等领域，目前，在美国80多个煤矿已经应用了全无线技术；国内，KJ627系统基于全无线网络技术，已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用。可靠、稳定的全无线系统应用，验证了全无线技术的可靠性。

那么，MasLinx全无线系统是如何确保通讯的有效性和可靠性？

首先，我们分析有线通讯：有线通讯种类很多，每种通讯方式，都有其弱点，比如RS485的误码、以太网的网络风暴、光网络的节点和链路失效问题等，所有就有了校验（ECC）纠错、VLAN（虚拟局域网）技术和以太环网技术等，来提高通讯的可靠性。

下面，针对RS485标准，我们仔细分析一下：

RS-485通讯标准采用平衡驱动及差分接收方式来驱动总线，实现工业网络的物理层连接。信号的抗干扰能力较强、结构简单、价格低廉、通讯距离远等优点，这种通讯方式已被广泛应用于工业仪表仪器通讯接口、监控系统通许等方面。但485 总线存在自适应、自保护能力脆弱等缺点，设计中如果不注意硬件细节及合理的软件通讯协议，在应用中就会经常出现误码多、通迅芯片损坏等现象，影响正常使用，因此提高485 总线可靠性设计至关重要。所以，我们在RS-485电路设计时可以通过光电隔离技术提高信号的可靠性和自身的电磁兼容性EMC；在应用时，通过增加终端电阻，提高总线的负载能力；针对总线的半双工特性，需要合理控制信号收发转换，避免信号叠加，增加看门狗，避免转换死锁；通过合理接地，避免共模干扰；做好通讯线缆的屏蔽和隔离，避免电磁干扰；通讯协议采用CRC校验、奇偶校验等方式避免误码，引起的不正常；在应用中，必须采用主从模式或非破坏性逐位仲裁机制（注意：在很多差分总线中，有更为先进的技术，比如CAN采用非破坏性逐位仲裁机制技术，ProfiBus采用的令牌总线网技术等，避免信号碰撞，让通讯有序。因为仲裁和令牌切换的快速执行，让这些技术有了实用价值），避免多主的信号碰撞，通讯失败。所以，即便是在工业自动化中非常普遍应用的类似于RS485或者CAN总线等通讯模式，也需要硬件、软件等多个层面采取措施，提高通讯的可靠性。

同样，类似物流系统，我们需要通过Internet将一封Email从中国发送到美国，虽然，不会关心经过多少个交换机和路由器，经过双绞线、光纤、3G等网络，但是，因为各个系统的可靠的配合以及全球网络基于统一的国际互联网（Internet）标准，采用了很多硬件、软件层面的可靠性设计，确保了我们发送Email的可靠性。

现在，我们分析一下MasLinx全无线通讯的可靠性是如何保障的！

一、协议标准层面

1、物理层（Physical Layer）

物理层可以通过硬件设备的选择，确定两点接收的可靠距离范围，比如发射机的射频输出功率、接收机的接收灵敏度、发射/接收天线的类型及增益等参数，可以确定可靠的通讯范围。

无线调制分为调幅、调频和调相三种基本形式，其中调频的特点是频宽窄抗干扰性能好，通讯距离长，传输时信号失真小，设备利用率也较高，不过对阻碍物的穿透能力弱；调幅的特点是频宽宽，抗干扰性差，距离短，但是对阻碍物的穿透能力强。

窄带无线的抗干扰能力优于宽带无线。也就是，带宽越窄，抗干扰能力强，通信距离也越远。

现在无线射频（Radio Frequency）技术已经实现了无线信道将不同的调制方法和编码方案融合，支持多种传输速率，提高了无线通讯物理层的可靠性。无线多信道的划分让有限的频谱资源更为有效的利用、扩展频谱(Spread Spectrum)技术提高抗干扰能力，其中包括直接序列展频技术(Direct Sequence Spread Spectrum—DSSS)将原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率，获得高的的抗噪声能力；跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum—FHSS)也能提高抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。

在无线通讯协议栈的物理层提供物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层的主要功能是信道选择、信道能量检测、打开和关闭收发器、发送和接收数据包、链路质量指示和信道估计。所以，只有选择具备抗干扰能力强的无线通讯硬件，才有可能在此基础上实现系统的可靠性。

Maslinx矿用无线基干网络采用射频芯片基干IEEE802.15标准，比如其中的窄带宽无线基站，具备很高的抗干扰能力，高接收灵敏度，网络带宽为250K，网络采用较大最射频传输功率23dBm的模块，两点的传输距离为1km以上。同时，基站和传感模块采用工业级的芯片，具备高的EMC电磁兼容特性。同时，MasLinx全无线技术不仅仅考虑点和点间的可靠，还要考虑大规模节点存在的无线系统的可靠，通过系统的分层管理，降低整体系统的复杂，提高系统的可靠性。

2、访问控制层（MAC Layer）

无线通讯协议的MAC层通讯，可以通过可靠的错误检测和处理机制，以及短帧数据结构、防冲突技术等提高系统的可靠性。

在无线通讯中，多采用短帧传送，可以提高通讯的实时性和抗干扰性。MAC层帧格式CRC校验，可以确保传输数据的可靠。通过CSMA/CA（载波侦听多路访问）算法实现无线通讯防冲突功能。自组织网络协议，通过MAC报文确定是否加入某个子网（比如PAN——Personal Area Network），以确保一个最优的通讯网络。

比如，IEEE802.15.4的MAC层实现了网络同步、自组织网络、通讯安全维护，提供了可靠的通讯保障。

（1）协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器的信标帧与协议器同步；

（2）支持PAN网络的关联（association）和取消关联（disassociation）操作；

（3）支持无线信道通信安全；

（4）使用CSMA-CA机制访问信道；

（5）支持时槽保障（guaranteed time slot, GTS）机制；

（6）支持不同设备的MAC层间可靠传输。

MasLinx矿用无线传感网络技术采用国际成熟的抗干扰技术，实现了系统的标准化、国际化。

3、网络层（Network Layer）

我们在网络层，可以使用Cluster-Tree路由算法、AODV(Ad hoc on-demand distance vector routing源驱动路由协议)、动态源路由协议(Dynamic Source Routing, DSR)或者链路状态路由选择协议等来确保路由层的网络质量。

比如在动态路由的时候，我们即要考虑路径最短效率最高，又要考虑链路质量，确保通讯稳定，还要避免路由中的循环和网络风暴，这里就需要对路由协议的深入理解和灵活运用。

MasLinx全无线技术采用Mesh组网技术，不仅灵活运用了IEEE的各种成熟高层应用协议，而且将贡献了具有自主知识产权的专利技术，实现了应用层通讯的有效性和可靠性，拥有与Wifi等其他无线的共存的能力，并在工业和矿山环境的成功应用。

二、系统应用层面

1、MasLinx两层全无线网络机制：

a、基干网络层：基站发射功率在0db以上，覆盖范围1km以上，在系统布置上，我们一般每隔100~200米一个基站，具备自组网功能，这样的网络可以实现路由层多路径通讯选择，最大限度的确保数据上传；

b、传感层：定位模块或传感节点，发射功率在0db以内，覆盖范围100以上，可以选择不具备自组网功能，确保最低功耗。在系统中，此层节点数允许非常大的数里级，小范围通讯，依靠基干网络，并确保系统网络资源的合理有效利用，避免资源的堵塞。

2、MasLinx高效的通讯和相对丰富带宽资源：

在Maslinx系统中，一个传感节点的信息，实时发送给基站，为毫秒级别。比如MN1100功耗检测每5S一个30mA的脉冲，每个脉冲为10ms，10ms内完成了唤醒、启动、发送、接收、再次休眠的全过程，也就是说2~3个ms就可以实现一个定位短数据包收发。高效的通讯可以占用更少的无线频谱资源。并确保整个系统一直具备丰富的带宽资源。

因为通过MasLinx无线通讯核心芯片设备休眠唤醒、数据收发高效，让低带宽资源相对更加丰富，使得系统的可靠性有了支撑，确保了全无线技术的实用价值。Maslinx美国团队提供集成电路产业服务，致力于低功耗、多功能的集成电路研究。

综上所述，就好像每个人都会犯错，但是，通过一个有效的管理机制，就可以有效规避集体不犯低级错误一样。从宏观上，说无论有线或无线、物流系统和电子通讯都有“丢包”的问题，我们会有针对性的制定各种“标准”，从各个方面实现避免“丢包”，或自动“纠错”功能。无线网络的可靠性和稳定性，因为技术的发展和标准的完善，已经实现了应用层面的有效和可靠。KJ627系统是MasLinx全无线网络技术一个成功应用，已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用，验证了全无线系统的可靠性。

MasLinx矿用基干传感网络技术，基于IEEE802.15协议，具备全电池、全无线功能，实现覆盖整体的“全无线”（无供电电缆、无通讯电缆）基础网络，具备部署快捷、功耗低、抗灾能力强等特点，可以应用在矿井安全、室内外人员车辆定位、传感监控等领域，目前，在美国80多个煤矿已经应用了全无线技术；国内，KJ627系统基于全无线网络技术，已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用。可靠、稳定的全无线系统应用，验证了全无线技术的可靠性。

那么，MasLinx全无线系统是如何确保通讯的有效性和可靠性？

首先，我们分析有线通讯：有线通讯种类很多，每种通讯方式，都有其弱点，比如RS485的误码、以太网的网络风暴、光网络的节点和链路失效问题等，所有就有了校验（ECC）纠错、VLAN（虚拟局域网）技术和以太环网技术等，来提高通讯的可靠性。

下面，针对RS485标准，我们仔细分析一下：

RS-485通讯标准采用平衡驱动及差分接收方式来驱动总线，实现工业网络的物理层连接。信号的抗干扰能力较强、结构简单、价格低廉、通讯距离远等优点，这种通讯方式已被广泛应用于工业仪表仪器通讯接口、监控系统通许等方面。但485 总线存在自适应、自保护能力脆弱等缺点，设计中如果不注意硬件细节及合理的软件通讯协议，在应用中就会经常出现误码多、通迅芯片损坏等现象，影响正常使用，因此提高485 总线可靠性设计至关重要。所以，我们在RS-485电路设计时可以通过光电隔离技术提高信号的可靠性和自身的电磁兼容性EMC；在应用时，通过增加终端电阻，提高总线的负载能力；针对总线的半双工特性，需要合理控制信号收发转换，避免信号叠加，增加看门狗，避免转换死锁；通过合理接地，避免共模干扰；做好通讯线缆的屏蔽和隔离，避免电磁干扰；通讯协议采用CRC校验、奇偶校验等方式避免误码，引起的不正常；在应用中，必须采用主从模式或非破坏性逐位仲裁机制（注意：在很多差分总线中，有更为先进的技术，比如CAN采用非破坏性逐位仲裁机制技术，ProfiBus采用的令牌总线网技术等，避免信号碰撞，让通讯有序。因为仲裁和令牌切换的快速执行，让这些技术有了实用价值），避免多主的信号碰撞，通讯失败。所以，即便是在工业自动化中非常普遍应用的类似于RS485或者CAN总线等通讯模式，也需要硬件、软件等多个层面采取措施，提高通讯的可靠性。

同样，类似物流系统，我们需要通过Internet将一封Email从中国发送到美国，虽然，不会关心经过多少个交换机和路由器，经过双绞线、光纤、3G等网络，但是，因为各个系统的可靠的配合以及全球网络基于统一的国际互联网（Internet）标准，采用了很多硬件、软件层面的可靠性设计，确保了我们发送Email的可靠性。

现在，我们分析一下MasLinx全无线通讯的可靠性是如何保障的！

一、协议标准层面

1、物理层（Physical Layer）

物理层可以通过硬件设备的选择，确定两点接收的可靠距离范围，比如发射机的射频输出功率、接收机的接收灵敏度、发射/接收天线的类型及增益等参数，可以确定可靠的通讯范围。

无线调制分为调幅、调频和调相三种基本形式，其中调频的特点是频宽窄抗干扰性能好，通讯距离长，传输时信号失真小，设备利用率也较高，不过对阻碍物的穿透能力弱；调幅的特点是频宽宽，抗干扰性差，距离短，但是对阻碍物的穿透能力强。

窄带无线的抗干扰能力优于宽带无线。也就是，带宽越窄，抗干扰能力强，通信距离也越远。

现在无线射频（Radio Frequency）技术已经实现了无线信道将不同的调制方法和编码方案融合，支持多种传输速率，提高了无线通讯物理层的可靠性。无线多信道的划分让有限的频谱资源更为有效的利用、扩展频谱(Spread Spectrum)技术提高抗干扰能力，其中包括直接序列展频技术(Direct Sequence Spread Spectrum—DSSS)将原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率，获得高的的抗噪声能力；跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum—FHSS)也能提高抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。

在无线通讯协议栈的物理层提供物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层的主要功能是信道选择、信道能量检测、打开和关闭收发器、发送和接收数据包、链路质量指示和信道估计。所以，只有选择具备抗干扰能力强的无线通讯硬件，才有可能在此基础上实现系统的可靠性。

Maslinx矿用无线基干网络采用射频芯片基干IEEE802.15标准，比如其中的窄带宽无线基站，具备很高的抗干扰能力，高接收灵敏度，网络带宽为250K，网络采用较大最射频传输功率23dBm的模块，两点的传输距离为1km以上。同时，基站和传感模块采用工业级的芯片，具备高的EMC电磁兼容特性。同时，MasLinx全无线技术不仅仅考虑点和点间的可靠，还要考虑大规模节点存在的无线系统的可靠，通过系统的分层管理，降低整体系统的复杂，提高系统的可靠性。

2、访问控制层（MAC Layer）

无线通讯协议的MAC层通讯，可以通过可靠的错误检测和处理机制，以及短帧数据结构、防冲突技术等提高系统的可靠性。

在无线通讯中，多采用短帧传送，可以提高通讯的实时性和抗干扰性。MAC层帧格式CRC校验，可以确保传输数据的可靠。通过CSMA/CA（载波侦听多路访问）算法实现无线通讯防冲突功能。自组织网络协议，通过MAC报文确定是否加入某个子网（比如PAN——Personal Area Network），以确保一个最优的通讯网络。

比如，IEEE802.15.4的MAC层实现了网络同步、自组织网络、通讯安全维护，提供了可靠的通讯保障。

（1）协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器的信标帧与协议器同步；

（2）支持PAN网络的关联（association）和取消关联（disassociation）操作；

（3）支持无线信道通信安全；

（4）使用CSMA-CA机制访问信道；

（5）支持时槽保障（guaranteed time slot, GTS）机制；

（6）支持不同设备的MAC层间可靠传输。

MasLinx矿用无线传感网络技术采用国际成熟的抗干扰技术，实现了系统的标准化、国际化。

3、网络层（Network Layer）

我们在网络层，可以使用Cluster-Tree路由算法、AODV(Ad hoc on-demand distance vector routing源驱动路由协议)、动态源路由协议(Dynamic Source Routing, DSR)或者链路状态路由选择协议等来确保路由层的网络质量。

比如在动态路由的时候，我们即要考虑路径最短效率最高，又要考虑链路质量，确保通讯稳定，还要避免路由中的循环和网络风暴，这里就需要对路由协议的深入理解和灵活运用。

MasLinx全无线技术采用Mesh组网技术，不仅灵活运用了IEEE的各种成熟高层应用协议，而且将贡献了具有自主知识产权的专利技术，实现了应用层通讯的有效性和可靠性，拥有与Wifi等其他无线的共存的能力，并在工业和矿山环境的成功应用。

二、系统应用层面

1、MasLinx两层全无线网络机制：

a、基干网络层：基站发射功率在0db以上，覆盖范围1km以上，在系统布置上，我们一般每隔100~200米一个基站，具备自组网功能，这样的网络可以实现路由层多路径通讯选择，最大限度的确保数据上传；

b、传感层：定位模块或传感节点，发射功率在0db以内，覆盖范围100以上，可以选择不具备自组网功能，确保最低功耗。在系统中，此层节点数允许非常大的数里级，小范围通讯，依靠基干网络，并确保系统网络资源的合理有效利用，避免资源的堵塞。

2、MasLinx高效的通讯和相对丰富带宽资源：

在Maslinx系统中，一个传感节点的信息，实时发送给基站，为毫秒级别。比如MN1100功耗检测每5S一个30mA的脉冲，每个脉冲为10ms，10ms内完成了唤醒、启动、发送、接收、再次休眠的全过程，也就是说2~3个ms就可以实现一个定位短数据包收发。高效的通讯可以占用更少的无线频谱资源。并确保整个系统一直具备丰富的带宽资源。

因为通过MasLinx无线通讯核心芯片设备休眠唤醒、数据收发高效，让低带宽资源相对更加丰富，使得系统的可靠性有了支撑，确保了全无线技术的实用价值。Maslinx美国团队提供集成电路产业服务，致力于低功耗、多功能的集成电路研究。

综上所述，就好像每个人都会犯错，但是，通过一个有效的管理机制，就可以有效规避集体不犯低级错误一样。从宏观上，说无论有线或无线、物流系统和电子通讯都有“丢包”的问题，我们会有针对性的制定各种“标准”，从各个方面实现避免“丢包”，或自动“纠错”功能。无线网络的可靠性和稳定性，因为技术的发展和标准的完善，已经实现了应用层面的有效和可靠。KJ627系统是MasLinx全无线网络技术一个成功应用，已经通过国家矿用设备安检中心检验，并在各种煤矿、金属矿、地下坑道、以及工业厂区等环境中应用，验证了全无线系统的可靠性。

圣博亚科技腕带模块HM1000——具备定位和生命探测功能

产品特点

1、体温监测：可以用于老人和儿童体温监测，系统可以实时监测、超温报警；
2、紧急救援：佩戴人员可以通过按钮，发送紧急救援命令；
3、生命状态：系统结合运行、体温、脉搏等综合因素，判断生命状态，出现异常并实时报警。
4、腕带携带：硅胶腕带，舒适、方便。

技术参数

电池特性  

   电池：1 * 3.6V * 1AH电池寿命： >2年  

系统特征

   额定工作电压：3.6V；

   额定工作电流：10mA；

   睡眠电流： <2uA；

   定位周期：5S（其中工作周期10mS，休眠周期4.99S)；

   测温参数：R@37℃:30.025KΩ；B(25/50℃):3950+-1%  

射频链路特性

   调制方式： GFSK

   工作频率： 2.4GHz

   最大输出功率： 0dBm

关于无线通讯应用的一些问题解答：

IEEE802.15.4低带宽网络<250kbps， 网络够用么？

首先，我们的传感器部分，定时（1S）将信号传出，并获得基站相应，时间为2～4个ms，按照理论一个基站旁边可以放置5000个以上的传感 器都没有问题，我们测试过500个传感模块，30个基站小空间组网，1s组网稳定，数据上传规则。然后，基站会在一个系统允许时期，将周围的传感器汇聚在 Mesh组网上传，大大降低了带宽占用。最后，Mesh网络层一般是固定安装的，当安装好后，组网成功后，网络层占用很少的带宽，可以最大限度给应用层使 用。一个比远远大于RS485（9600bps）带宽的网络，承担传感和定位等通讯绰绰有余。

信号遮挡问题，如何解决? 

首先，信号遮挡对Mesh组网影响较大，因为信号不稳定，不断的自组网会浪费带宽，所以，2层架构就非常有用了。Mesh层放到房顶、巷道、隧道顶部，此 时遮挡很少；传感器层放到人身上，车辆或智能家居上，传感层不组网，有遮挡比如衣服、人、墙壁，只要可以穿透，基站能够接受就好。我测试过一个 CC2530不带功放，可以穿一堵墙让基站收到，此时LQI已经很弱，当时，并不影响基站接收。所以，2层架构不惊解决了带宽问题，也解决了信号遮挡问 题。

网关、协调器很多Zigbee的概念，不懂啊？ 

其实，这些网络层的概念，在应用层是不需要。在MineNet系统中，就3个概念：0号基站（和上位机通过以太网、USB或串口通讯的）、传感定位基站 （可以Mesh组网、可以传感定位）、传感器节点（传感）。很多Zigbee系统拿来Zigbee的协议不能深入开发或者没有理解Mesh组网的概念，将 学习的IEEE802.15.4的概念拿到了应用层，增加了应用的麻烦，如果深入研发，就可以和实际应用结合，让有IEEE802.15.4的技术的地方变得非常简单，比如我们MineNet软件可以自动识别基站、传感器和定位卡，您需要的只需要按照应用布置基站、发放定位卡，每个卡的卡号和人员、物品对应，输入到软件；基站ID和位置、传感器对应，放到地图上，就好了。

关于无线通讯应用的一些问题解答：

IEEE802.15.4低带宽网络<250kbps， 网络够用么？

首先，我们的传感器部分，定时（1S）将信号传出，并获得基站相应，时间为2～4个ms，按照理论一个基站旁边可以放置5000个以上的传感 器都没有问题，我们测试过500个传感模块，30个基站小空间组网，1s组网稳定，数据上传规则。然后，基站会在一个系统允许时期，将周围的传感器汇聚在 Mesh组网上传，大大降低了带宽占用。最后，Mesh网络层一般是固定安装的，当安装好后，组网成功后，网络层占用很少的带宽，可以最大限度给应用层使 用。一个比远远大于RS485（9600bps）带宽的网络，承担传感和定位等通讯绰绰有余。

信号遮挡问题，如何解决? 

首先，信号遮挡对Mesh组网影响较大，因为信号不稳定，不断的自组网会浪费带宽，所以，2层架构就非常有用了。Mesh层放到房顶、巷道、隧道顶部，此 时遮挡很少；传感器层放到人身上，车辆或智能家居上，传感层不组网，有遮挡比如衣服、人、墙壁，只要可以穿透，基站能够接受就好。我测试过一个 CC2530不带功放，可以穿一堵墙让基站收到，此时LQI已经很弱，当时，并不影响基站接收。所以，2层架构不惊解决了带宽问题，也解决了信号遮挡问 题。

网关、协调器很多Zigbee的概念，不懂啊？ 

其实，这些网络层的概念，在应用层是不需要。在MineNet系统中，就3个概念：0号基站（和上位机通过以太网、USB或串口通讯的）、传感定位基站 （可以Mesh组网、可以传感定位）、传感器节点（传感）。很多Zigbee系统拿来Zigbee的协议不能深入开发或者没有理解Mesh组网的概念，将 学习的IEEE802.15.4的概念拿到了应用层，增加了应用的麻烦，如果深入研发，就可以和实际应用结合，让有IEEE802.15.4的技术的地方变得非常简单，比如我们MineNet软件可以自动识别基站、传感器和定位卡，您需要的只需要按照应用布置基站、发放定位卡，每个卡的卡号和人员、物品对应，输入到软件；基站ID和位置、传感器对应，放到地图上，就好了。

研华推出全新搭配基于RISC 处理器可编程人机界面产品WebOP 系列以符合自动化市场，尤其在包装、标签分切和基于运动机器人分配等行业的严格标准。为满足不同应用需求，研华WebOP 系列提供RTOS 即时操作系统，内置嵌入式操作系统，同时搭配研华WebOP Designer 组态软件，确保控制面板与操作系统无缝相连，便于工作人员灵活操作。WebOP Designer2.0 此款软件开发工具可与百余种PLCs连接，为工厂自动化从业者提供劳动节约型，效率提高型和操作简易型应用解决方案。研华工业级可编程人机界面WebOP 系列提供从3.5”-15”多尺寸范围的LCD，满足各种PLC 应用需求，可与各种不同运动控制器/ 热控制器/ 逆变器和传感器等设备进行连接使用。

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