高效物流體系，需要“量體裁衣”的Mesh網(wǎng)絡
發(fā)布時間：2023-09-19
編輯： 電子發(fā)燒友
電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）多對多的Mesh網(wǎng)絡拓撲問世以來就備受關注，如今越來越多的無線通信技術、IoT應用開始借助這一方案，高效地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖M可能多的設備節(jié)點上。隨著無線物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量的大規(guī)模擴充和Mesh網(wǎng)絡技術的不斷完善，無論是智能家居還是工業(yè)自動化，都正在逐步導入Mesh網(wǎng)絡這種各個節(jié)點互聯(lián)互通的方案。
在智能家居場景中，無線信號即便受到阻隔也可以通過最短路徑的節(jié)點中繼，構成一個局域網(wǎng)絡，且即便單一節(jié)點失效，也可以尋找另一條替代的路徑進行信號傳輸，這就是Mesh網(wǎng)絡的最大優(yōu)勢之一，自我修復能力。
而在物流領域，小型化、低功耗的智能傳感器和易搭建易管理的物流IoT平臺也早已被提上日程。但在本地組網(wǎng)方案上，相較常見的智能家居場景，物流場景的特性對Mesh網(wǎng)絡提出了額外的要求。為物流Mesh網(wǎng)絡選擇合適的通信協(xié)議，也成了令智慧物流行業(yè)困擾的問題。
圖源網(wǎng)絡
Bluetooth Mesh與Wi-Fi Mesh
目前主流的支持Mesh組網(wǎng)的協(xié)議有很多，常見的諸如藍牙、Wi-Fi、Zigbee和Thread等，他們也具備各自的優(yōu)勢。藍牙技術聯(lián)盟在2017年推出的藍牙m(xù)esh，采用多對多的拓撲架構和雙向傳輸?shù)脑O計，由于其部署快速、硬件成本較低以及可連接設備多等優(yōu)勢，藍牙m(xù)esh被廣泛應用至各種智能物聯(lián)網(wǎng)場景中，如智能家居照明、商業(yè)照明、倉儲照明等。
另一個被廣泛應用的Mesh技術是Wi-Fi Mesh，相較于藍牙Mesh而言，Wi-Fi Mesh擁有更快的傳輸速率，可以用來傳輸多媒體文件等大型數(shù)據(jù)。雖然Wi-Fi是最常用的無線技術之一，但它的缺點也較為明顯，一是傳輸距離還是相對較短，而是針對一些電池供電的IoT應用而言，這并不算一個節(jié)能的組網(wǎng)方案。
物流領域缺少完美的Mesh方案
智慧物流倉儲涉及行業(yè)眾多，例如產(chǎn)品制造商，從原材料采購、運輸、倉儲、供應中，對于倉儲供應都有著必不可少的硬性需求。倉儲行業(yè)可在生產(chǎn)制造商需要原材料時，進行及時的配送，因此將為生產(chǎn)制造商提供穩(wěn)定的供給需求，使其產(chǎn)線可以正常運行。而生產(chǎn)制造商自己本身對于倉儲運營有著很高的需求，為避免產(chǎn)品大量囤積，智能化設備的介入都將助力構建倉庫內(nèi)合理運營、智能化運營，有效提高產(chǎn)線綜合能力。再到下游經(jīng)銷商與商鋪，倉儲行業(yè)上的需求，將更為簡便，主要設計出庫、入庫、分揀、碼垛等，為需要產(chǎn)品的企業(yè)、客戶及時有效的提供產(chǎn)品，在包裝產(chǎn)品流正常流通時，也可以提供更加全面的物流信息流。以保證在各環(huán)節(jié)上都有著相應的數(shù)據(jù)信息，確保產(chǎn)品安全可控、可追溯。
圖源網(wǎng)絡
從各個角度來看，在物流倉儲和取件等細分領域，藍牙Mesh很適合作為低成本大規(guī)模部署的Mesh網(wǎng)絡技術推廣，尤其是解決“最后一公里”痛點的驛站等物流站點中，時常會用到智能電子標簽。對于這類應用來說，藍牙Mesh技術還存在著不少痛點，首先就是功耗。盡管相較于Wi-Fi和Zigbee，基于BLE技術打造的藍牙m(xù)esh確實可以說是低功耗的解決方案，不過這樣的低功耗其實仍有其場景局限性。
相較智能家居、商業(yè)照明和物流照明系統(tǒng)這類場景而言，雖然通信頻次相對較低，但為了實現(xiàn)多對多的通信，依然需要持續(xù)掃描，所以功耗很難降下來。開發(fā)者只能通過外部喚醒策略來實現(xiàn)功耗降低，比如利用低功耗傳感器和LPN節(jié)點，不過這樣又帶來了額外的成本開銷。所以我們看到藍牙Mesh基本多被用于智能燈具這樣無需考慮供電的產(chǎn)品，而不會用在電池供電的產(chǎn)品上。
而在配送物流站點中，往往登記、入庫、出庫和配送就是其主要工作了，如果智能燈條這類產(chǎn)品需要頻繁更換電池的話，不免會嚴重拖慢其效率。所以要想真正的減少物流站點的人力投入并實現(xiàn)智能物流，低功耗的Mesh方案是必不可少的。
其次是抗干擾能力，由于Zigbee、藍牙和部分Wi-Fi都在2.4GHz的頻段上，信號干擾較大。而在Mesh網(wǎng)絡上往往存在更多的2.4GHz頻段設備，且需要時刻通信，所以必須做好抗干擾的設計。有的Wi-Fi模組具備數(shù)字濾波功能，或者通過外接濾波器來抑制干擾。
還有的組網(wǎng)方案具備跳頻技術，自動切換到干擾相對較少的信道，Wi-Fi更是可以選擇5GHz或者6GHz這兩個相對干擾較少的頻段。反觀藍牙無線技術中，只有LE ACL可以實現(xiàn)自適應調(diào)頻，但這一技術主要用于TWS真無線藍牙耳機的多設備連接，且連接設備數(shù)有限。
而在物流站點中，若是給標簽類物聯(lián)網(wǎng)設備采用Mesh組網(wǎng)的方式，一旦貨品數(shù)量一多，難免就會遇到干擾過大，甚至數(shù)據(jù)傳輸丟失的情況。更何況在618或雙11這樣的購物旺季期間，很容易出現(xiàn)貨物堆積、人員爆滿的窘?jīng)r，此時Mesh網(wǎng)絡受到的干擾更強。
最后是響應時間，在最后一公里的物流配送中，無論是上門派送還是站點自取，即時找到所需快件都是決定物流效率的關鍵因素。這對Mesh網(wǎng)絡的響應速度和并發(fā)性能就提出了足夠高的要求。
傳統(tǒng)的Wi-Fi Mesh以及藍牙m(xù)esh響應時間均不理想，Wi-Fi Mesh雖然能做到無縫連接，但無線信號仍不算穩(wěn)定。而藍牙m(xù)esh由于其遍歷廣播的特性，在設備接入量增大后會發(fā)生網(wǎng)絡風暴，進一步延長了響應時間，還可能縮短電池壽命。
直擊智慧物流痛點，Spider Mesh應運而生
為了解決以上在物流領域?qū)崿F(xiàn)Mesh組網(wǎng)的痛點，奉加科技基于其PHY62系列芯片，推出了自研的私有Mesh協(xié)議，Phyplus Spider Mesh。該方案采用了一對多的拓撲接口，支持雙向同步的數(shù)據(jù)傳輸。PHY62系列的收發(fā)峰值功耗只有4.6/4mA，Phyplus Spider Mesh的平均功耗更是可以做到10uA以下，對于智能燈條這類物流標簽設備來說，極大降低了更換電池的頻率。
在配網(wǎng)速度和規(guī)模上，Phyplus Spider Mesh可以做到數(shù)秒入網(wǎng)，且支持超大規(guī)模的網(wǎng)絡擴展。抗干擾方面，Phyplus Spider Mesh支持自適應跳頻，會自動更新干擾較低的信道，。且由于其雙向同步和一對多的特性，只需在2秒內(nèi)就能完成所有設備數(shù)據(jù)的交互。所以Phyplus Spider Mesh可以做到秒入網(wǎng)、秒控制和秒回應。
PHY62系列芯片還支持BLE、Zigbee等通信協(xié)議，奉加科技還基于“多主多從的多連接技術”推出了多直連解決方案，通過“Mesh組網(wǎng)+BLE直連+Zigbee”三種方式實現(xiàn)對智能設備的多主機控制。消費者通過IoT云平臺、廠商定制app和本地無線開關，都可以對集成PHY62系列芯片智能設備進行實時控制，實現(xiàn)了真正意義上的跨平臺互通。
此外，奉加PHY62系列芯片擁有自主知識產(chǎn)權的全協(xié)議棧，實現(xiàn)單芯片支持多種無線通信協(xié)議，這意味著集成了PHY62系列芯片的設備具備超高兼容性，可以兼容多種Mesh網(wǎng)絡，同時接入Spider Mesh和其他主流Mesh，進一步完善物流領域的組網(wǎng)功能。
奉加Spider Mesh對于其他組網(wǎng)協(xié)議的功能補充
寫在最后
對于追求高效的物流行業(yè)而言，一個穩(wěn)定可靠且易于大規(guī)模部署的Mesh組網(wǎng)方案是必不可少的，尤其是越來越多物流公司開始走向智能網(wǎng)聯(lián)化的當下，Mesh網(wǎng)絡與其物流網(wǎng)絡結合，可以節(jié)省可觀的人力物力資源，卻只需極小的硬件部署成本。
各大Mesh組網(wǎng)協(xié)議在不同的應用領域各有優(yōu)勢，比如SIG Mesh更適合智能照明控制，Wi-Fi Mesh更適合智能家居、智能樓宇等應用，而奉加科技的Phyplus Spider Mesh正好就是這樣一個補全物流領域大規(guī)模組網(wǎng)需求的Mesh協(xié)議。
奉加科技是一家國際領先的高性能射頻與混合信號芯片設計公司，具備完善的設計、量產(chǎn)、質(zhì)量體系，在28nm/55nm/180nm工藝獨立開發(fā)了完備的自主知識產(chǎn)權高性能混合信號IP體系，擁有自主知識產(chǎn)權多標準通信協(xié)議棧、高性能低功耗射頻電路、高性能ADC/DAC、超高速 SerDes和時鐘、靈活安全系統(tǒng)級芯片架構、數(shù)字信號處理算法等核心技術，專注于為智能家居、工業(yè)控制、物流管理、智慧照明等領域提供提供高性能低功耗無線通信芯片和自主可控的系統(tǒng)性解決方案。奉加低功耗無線通信系統(tǒng)級芯片獲得國際藍牙聯(lián)盟BLE 5.2、SIG-Mesh、CSA兼容平臺、蘋果MFi、騰訊云等認證，已大規(guī)模導入超百家海內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)領域客戶，據(jù)全球電子領域?qū)I(yè)調(diào)查公司TSR統(tǒng)計，公司2022年BLE出貨量達到全球第5位。
9月20日至9月22日，在深圳國際會展中心（寶安）的IOTE展會10號館10A5-2展臺，奉加科技也將攜PHY62系列芯片展示其創(chuàng)新的Spider Mesh和其他物聯(lián)網(wǎng)/物流解決方案。
文源：https://mp.weixin.qq.com/s/9uB40fnt69N-ekcrhQL0AQ
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