無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)市場，自2007年開始正在逐步走進(jìn)普通百姓的生活。作為智慧城市的基點(diǎn)設(shè)備，目前雖然還沒有到完全普及的程度，但是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的市場仍在以幾何速度增長。如今WSN新品層出不窮——主要是以模塊方式封裝，包括了增加的電路、網(wǎng)絡(luò)堆棧層軟件以及天線。可以說模塊的設(shè)計制造商在這一階段以及未來一段時間都是推動WSN普及的重要角色。

如今雖然無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的呼聲越來越高，越來越迫切。但是由于歷史原因，有線任然是人們更為常用的可接觸到的重要通訊方式之一。隨著無線技術(shù)的發(fā)展以及無線產(chǎn)品的優(yōu)勢越來越明顯，現(xiàn)在很多新興的家居產(chǎn)品以及建筑都采用無線方式來控制。

基于VT-NET的低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有以下顯著特點(diǎn)：

◆ 傳感節(jié)點(diǎn)體積小,成本低,計算能力有限

◆ 傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、易失效,具有自適應(yīng)性。

◆ 通信半徑小,帶寬很低。

◆ 電源能量是網(wǎng)絡(luò)壽命的關(guān)鍵

◆ 數(shù)據(jù)管理與處理是傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)

基于無線網(wǎng)絡(luò)傳感器有以上特點(diǎn)，芯威科技專門研發(fā)設(shè)計了VT-NET來解決目前有線和無線存在的一些問題，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的推廣畫上了濃濃的一筆。

以VT-NET作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)層的優(yōu)點(diǎn)如下：

◆ 無需連線，降低安裝維護(hù)成本

◆ 相互間沒有直接的電氣連接，電氣相互干擾的問題就不存在了。

◆ 有些無法連線的條件，必須使用無線傳感器

◆ 強(qiáng)大的計算功能，每個主機(jī)可帶2000個以上傳感器節(jié)點(diǎn)

◆ 增加中繼功能，通信距離大大增加

◆ 采用樹形自適應(yīng)組網(wǎng)功能，更低功耗，更節(jié)省成本

◆ 采用andior系統(tǒng)處理管理數(shù)據(jù)，操作簡單。

系統(tǒng)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)的工作原理

Android上電與VT-NET主節(jié)點(diǎn)連接后，組成一個自適應(yīng)無線通信網(wǎng)絡(luò)；次級主節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)上電后，自動連接到指定的主節(jié)點(diǎn)上，構(gòu)建無線通道。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)從Android收到讀取命令后，通過無線方式傳輸?shù)酱渭壷鞴?jié)點(diǎn)，次級主節(jié)點(diǎn)收集節(jié)點(diǎn)簇中的數(shù)據(jù)，然后次級主節(jié)點(diǎn)打包將傳感器數(shù)據(jù)通過無線方式，回傳到主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)再上報給Android系統(tǒng)設(shè)備完成一次傳感器讀取過程。

或者也可以由傳感器節(jié)點(diǎn)層定時上報數(shù)據(jù)系統(tǒng)，有次級主節(jié)點(diǎn)收集后打包上傳給主節(jié)點(diǎn)，再上報Android系統(tǒng)設(shè)備。

無線傳輸原理

　主從傳輸：

主模塊從數(shù)據(jù)接口接收的數(shù)據(jù)幀必須包含從模塊的源地址，然后通過無線發(fā)射出去；當(dāng)收到無線數(shù)據(jù)后，取出地址域字節(jié)并與已配置的源地址比較，如果一致，則將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)接口輸出（輸出的數(shù)據(jù)中包含從模塊的地址），否則丟棄不處理。

從模塊從數(shù)據(jù)接口收到數(shù)據(jù)后，自動加上已配置的目的地址，然后通過無線發(fā)射出去；當(dāng)收到無線數(shù)據(jù)后，取出地址域字節(jié)并與已配置的源地址比較，如果一致，則將數(shù)據(jù)域從數(shù)據(jù)接口輸出，否則丟棄不處理。

　 中繼傳輸：

中繼傳輸存在于透明傳輸、尋址傳輸和主從傳輸中。當(dāng)作為透明傳輸?shù)闹欣^時，當(dāng)收到無線數(shù)據(jù)后，立即通過無線轉(zhuǎn)發(fā)出去，并從數(shù)據(jù)接口輸出。當(dāng)作為尋址傳輸?shù)闹欣^時，當(dāng)收到無線數(shù)據(jù)后，取出地址域字節(jié)并與已配置的源地址比較，如果一致，則將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)接口輸出，否則通過無線發(fā)射出去。當(dāng)作為主從傳輸?shù)闹欣^時，與尋址傳輸方式一樣。

無線網(wǎng)絡(luò)層的基本特點(diǎn)

　基于GFSK的調(diào)制方式，抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾能力強(qiáng)

　視距情況下，天線放置位置>1米，可靠傳輸距離達(dá)1200米

　提供透明的數(shù)據(jù)傳輸，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議

　自動過濾掉噪聲產(chǎn)生的虛假數(shù)據(jù)

　標(biāo)準(zhǔn)配置提供51個信道，滿足用戶多種通信組合方式

　提供USB接口

　接口波特率可配置，傳輸格式可配置

　半雙工通信，自動完成空中數(shù)據(jù)收/發(fā)，用戶無需編寫多余程序，只要從接口收/發(fā)數(shù)據(jù)即可

　5V供電，直接從USB取電，接收電流<55mA，發(fā)射電流<250mA

　采用Soc方案，單片集成RF和MCU，外圍電路少，可靠性高

　多種天線配置方案，滿足不同結(jié)構(gòu)要求

無線傳感器VT-NET層設(shè)備參數(shù)

測試條件：Ta=25°C，VCC=5.0V

本套無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用方法

產(chǎn)品使用直流電源供電，電壓5V，直接取自USB設(shè)備。

產(chǎn)品內(nèi)安裝有紅、綠、藍(lán)3個LED燈，分別指示：

　紅色LED：電源指示，上電后，LED長亮。

　藍(lán)色LED：接收數(shù)據(jù)時， LED閃爍。

　綠色LED：發(fā)送數(shù)據(jù)時， LED閃爍。

1.下載并安裝Andriod系統(tǒng)或者windows系統(tǒng)下的上位機(jī)軟件。

2.將主節(jié)點(diǎn)上電打開，在上位機(jī)軟件中可找到該wifi設(shè)備，連接。

3.將其他次級主節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)依次上電即可開始組網(wǎng)。

小結(jié)

可以看出本套系統(tǒng)的使用簡單，基于andriod系統(tǒng)的上位機(jī)軟件普及性高。又具有低功耗、自組網(wǎng)、終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量大等優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)是我公司的VT-NET無線集抄網(wǎng)絡(luò)，能夠利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的休眠機(jī)制，降低功耗，最大限度的提升網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的使用時間。物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)過程自動化，無需人工干預(yù)；利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)優(yōu)勢，可以大大提升終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，滿足各種工況需求。使智慧城市成為可實(shí)現(xiàn)的工程。（文/深圳市芯威科技有限公司 劉進(jìn)慧）