无线抄表火热，ZigBee暂输于专用协议

无线抄表的中心议题：
    * PLC将会大规模取代RS-485
    * 通常在有WiFi热点的地方，ZigBee基本无法工作
    * 采用低频ISM频段的专有协议无线自组网技术则更具有优势
无线抄表的解决方案：
    * Wavecom的inSIM方案
    * 安美通的WMRNET方案
    * 赛恩的Cy-Net方案

据悉，国家电网公司为了配合政府拉动内需的方案，已经编列了数百亿的预算准备进行电网集抄系统的改造，因此这一市场被称喻为“永远没有冬天”的市场。

除了电表集抄外，水气表的集抄也加快了进程。更好的消息是，在一些大城市，一些房地产开发商已开始率先实施水气电三表集抄或是三表预付费系统，以减少与公用事业部门的结算问题。“虽然这种三表集抄目前仅限于市区的密集小区，但这些房产商成为国内多表集抄系统的主力军。”上海贝岭股份有限公司市场部经理薛智峰表示。不过，考虑到电力/自来水/燃气/供热公司各个公用事业公司的观点不同，条件不同，很难统一在一起，多表集抄在全国很难普及。
　　
虽然多表集抄无法快速实现，但这丝毫没有影响每个领域各自的集抄进程。特别是在电表集抄市场，电力线载波和无线集抄都走得非常快。与传统的RS-485相比，由于电力线载波无需重新布线，节省成本且方便，受到用户的欢迎，将会大规模取代RS-485。格州电子总经理周夏杰表示：“在外部经济不景气的环境下，中国政府出台多项拉动内需的政策，安装自动抄表系统就是其中之一。”周夏杰估计，2009年全国新安装电表量为1.1亿，再加上地方政府更换3~4亿个电表，市场量不容忽视，这也是自动抄表系统越来越受电子行业关注的原因。格州电子采用NEC低功耗MCU设计的电力线载波+卡表(付费利)在国内市场占有较大份额。
　　
不过，在电力线载波取代RS-485的同时，还有一项技术也在与电力线载波竞争，这就是无线抄表技术。特别是在低功耗无线技术变得越来越普及，实施方案越来越多且便宜后，无线集抄系统成为自动抄表市场的热门方案，十几家低功耗RFIC公司和多家无线抄表方案公司已涌向该市场。“在全球，无线抄表应用已成为趋势。而在国内，大部分新装置的电及气表亦必含无线抄表功能。潜在市场之大，实无可置疑。”赛恩亚洲有限公司亚洲区行政总裁伦志文说道。
　　
“无线抄表在中国市场还拥有两个更大的优势。”深圳安美通科技有限公司副总经理郑辉分析道。一是中国的电网环境比国外差很多，很多电器都没有按要求装共模滤波器，造成对电网很大的污染。特别是一些白牌的组装电器，比如组装的PC机箱、可调光的白炽灯、没有按规定安装的电梯等。在严重污染情况下，电力载波抄表的成功率非常低，仅为50~60%，而无线抄表成功率很高。二是国家无委会已将原来模拟电视的470~510MHz频段释放用于民用计量，这对于无线抄表来说是一个很好的资源。不过，无线抄表的功耗问题仍是横亘在水汽表应用上的最大障碍。所以，无线抄表最快会在电表集抄中得到普及。
　　
无线抄表的巨大商机吸引了众多主流RFIC厂商。目前活跃的低功耗RFIC厂商包括ADI、Nordic、TI(Chipcon)、Micrel、Semtech、Axsem、Silicon Labs(Integration)、Atmel、 Maxim、Freescale以及台湾的笙科(AMICCOM)等，他们均已对无线抄表市场虎视眈眈。
　　
赛思、深圳安美通、深圳锐拨及深圳友迅达等则是在无线抄表组网方面较活跃的方案商。郑辉指出：“由于ZigBee存在与WiFi、蓝牙同频干扰问题，以及2.4GHz穿透性和灵敏度较差，距离不尽人意，除个别厂家在尝试外，一直没有得到很好的应用。”他解释道，由于WiFi采用扩频技术，对ZigBee的影响很大，通常在有WiFi热点的地方，ZigBee基本无法工作。所以，在此种情况下，采用低频ISM频段的专有协议无线自组网技术则更具有优势。以上几家主要的方案商均采用了低频段的无线自组织网。无线自组织网能自动组建网络，自动发现与自动删除节点，无需配置路由，通讯速度快，维护简单。目前普遍采用的低频段包括915MHz、868MHz、433MHz以及刚刚释放出来的470~510MHz频段。与ZigBee相比，低频段组网还具有距离优势，如在433MHz和470~510MHz频段下距离是ZigBee的五倍。
　　
对于ZigBee与低频自组网方式的比较，赛思的伦志文进一步分析道，虽然ZigBee的鲁棒性很好，但对于绝大多数系统来说，ZigBee解决方案复杂程度太高，在导致系统性能、稳定性和成本问题同时，通常还需要额外努力来达到规格的严格标准。很多时候这种系统所需要的网络能力是非常低的。这种情况下，采用标准的技术(比如ZigBee)包含许多无需功能，只能增加开发的时间，因为它不具有与其他厂商的系统之间的良好协调性，在许多任务系统中使用这种标准的策略常常出现问题。 除无线自组网方式外，国外还较多采用了GPRS技术。GPRS抄表只需要在管理，中心和集中器中加装无线通讯模块，无需重新组建网络，通讯速度较快，且免于维护。但缺点是价格较高，通讯会产生费用，目前GPRS多数用于其他几种方式集抄数据的汇总上传。WaveCom公司是GPRS无线集抄市场的领先者，在国外市场具有较大的份额。Wavecom率先推出一种创新的inSIM方案，是一款完全工业化和个性化的SIM解决方案，可摒弃常规SIM卡上的塑料部分，并可在Wavecom无线CPU(如WMP 100和Q26系列)内物理地嵌入生成硅片。inSIM解决了两个对GPRS三表联抄最大的应用困难：一是SIM卡在工业环境下的使用(温度限制，SIM模块接触素质，振动等)； 二是迎合两个不同的物流方式，即无线模块/盒和SIM卡。 综上所述，在集抄应用中，各种通讯模式都有优缺点，任何一种采用单一通讯技术的方案均很难完全满足需要。因此，在自动抄表的不同通讯阶段宜采用不同的通讯方式来组成自动抄表网络。不过，无线方面在国内目前应用最多的还是低频自组网方式，例如安美通与赛恩，前者采用了ADI的RFIC与瑞萨的MCU，采用网状网络组网；后者采用了Micrel的RFIC与赛恩自己低功耗的MCU，采用树状网络组网。
　　
安美通的WMRNET
　　
深圳市安美通有限公司是专业提供无线集抄的公司，是美国ADI的第三方设计公司，在美国ADI公司的协助下推出了WMRNET无线自组织抄表网络。 WMRNET网络是专门为三表集抄开发的无线网络，系统采用可靠的网状拓扑结构，网络最大级数为10级，最多可容纳1024个节点，模块的逻辑地址采用6字节表的ID。WMRNET网络是对等网络，每个模块都是相同的，都具有路由功能，没有单独的路由器，施工安装非常简单，真正即插即用，组网过程自动完成，现场无需人工设置参数。该网络能够自动优化网络路由，自动发现与删除节点，对于出现故障的节点，WMRNET具有自动识别功能，并且能够自动修复路由，使网络处于最佳的通信状态。由于采用网状拓扑结构，网络可靠性和抄表成功率都有较高的表现。 WMRNET无线网络模块内部嵌入美国ADI公司的高性能射频芯片ADF7020-1，ADF系列的无线短距离芯片在灵敏度与抗干扰指标是业内最高的。软件编码创新地采用了高效的循环交织纠错编码(FEC and interleaving)，最大可以纠24bits连续突发错误，其编码增益高达近3dBm，抗突发干扰和灵敏度都有较大改善。模块与模块间的通讯距离超过600m。WMRNET无线网络有较强穿透能力，距离远，室外网络覆盖半径超过4公里。不过，该芯片的缺点是功耗较大，需要的外围元器件多。对于MCU的选择，郑辉表示关键是要ROM大，管脚少，不过这类MCU较少。 WMRNET目前已在多个省的电表集抄招标中被采用，2008年底在湖北武汉成功安装了2万多用户，一次抄表成功率非常高，效果明显优于电力线载波。


安美通的WMRNET 无线网络集中器APC910M-47

赛恩的Cy-Net
　　
伦志文分析指出，专用网络提供了一个除ZigBee网状网络以外的另一个不错选择，但是完整的协议栈开发是非常专业的，实现它是一项艰巨的任务。 其实这样的应用程序并不会给工程师增加负担，赛恩具有完整文档的解决方案已经存在，它具有以下几个特性：层次清晰的协议栈结构，类似于AT命令集的接口工具，硬件参考设计和可以直接用于生产的模块。因为不需要任何认证，该解决方案可在测试阶段后立即应用。使用该解决方案，可以在短时间内按客户需求配置一个专用网络，而不像ZigBee那样还需要认证。通过客户定制，专用固件堆栈能完整优化系统，例如其低功耗远远超出了ZigBee解决方案所能达到的范围。 专门针对无线抄表需要简单的解决方案，赛恩的Cy-Net ah-hoc射频协议栈集合了保证网络系统鲁棒性的所有特性。该射频协议栈使用低ISM频段，避免了2.4GHz频段的通常问题，而且无需认证就可以立即配置。除此之外，赛恩还提供了一系列的适用各种方案的MCU，其中包括简单的低成本数据采集节点或者是具有USB或局域网功能的数据集结点。
　　
赛恩Cyan Cy-Net是一种静态多级簇型网络。其树形网络拓扑结构包括一个数据收集点、中央主节点和多个读表单元(从节点)。任意从节点都可以重复数据，扩展网络(次节点)。具有自动组网/自动修复、无需配置节点、可动态增加/删除节点、可容忍干扰/故障以及低功耗、可以合并使用电池设备等多方面的特性。