KI920MHz頻段無線多跳通信系統實現

沖電氣(OKI)報道，沖電氣在日本首次成功開發了920MHz頻段(1)的無線多跳通信(2)系統。日本總務省計劃在2012年7月開放920MHz頻段，該頻段電波到達性高，有望成為智能社區、智能住宅、智能儀表(3)的無線多跳通信最適合的頻段。

　　沖電氣開發的無線多跳通信系統符合日本總務省正在審議的920MHz頻段IEEE802.15.4(4)標準，并在獲得實驗局許可后實施了驗證實驗。結果表明，以最大規定的250mW傳輸，通信距離可達10km，即使在建筑物等障礙物多的城市街道，以70mW傳輸可實現半徑約150m范圍的直接通信。

　　今后沖電氣將以920MHz頻段無線多跳技術為基礎，不斷為智能社區、智能住宅和智能儀表的普及做貢獻。并通過將該技術靈活運用到防災、巡邏、醫療、護理等各種新型服務，努力實現更舒適、安全、放心的社會。今后，還將努力以該技術為基礎實現產品化，同時為了使國際普及的ZigBee(4) 標準也能在日本普及，將制定面向智能住宅的支持920MHz頻段的ZigBee標準，并繼續推動家電、電力設備、家庭網關等互聯性活動。

　　沖電氣開發的920MHz頻段無線多跳通信系統的特長

　　無線多跳通信技術，通過利用電波到達性高的920MHz頻段，可構筑覆蓋各個角落的大范圍網絡，無須選擇設置地點，即可實現穩定的通信基礎設施。

　　1)規模大

　　降低因路徑探索造成的流量控制，通過研究重傳結構的設計，實現了無線設備臺數的擴展性。以這種方式可構筑一個基站由數千臺智能儀表等無線設備構成的大規模無線多跳網絡。由于基站數量減少，可降低系統的整體采用成本。沖電氣已擁有利用950MHz頻段通過100 臺規模的設備在室內外實施評估驗證的業績，利用本系統預計可構筑擴展到數千臺的網絡。

　　2)可靠性高

　　針對因車輛等障礙物造成的小范圍內無線網絡連接的變化，沖電氣通過實施獨特的重傳控制和動態路徑控制提高無線設備間的連接性。而且通過各無線設備自動切換基站的功能，可抵抗基站故障或基站與中心之間的線路故障，即使在基站維護期間也能不中斷網絡繼續運行，因此可構筑易于維護的網絡。

　　3)節電

　　迄今為止利用ZigBee，帶中轉功能的路由器不間斷的運行實現了終端無線設備的節能。而IEEE802.15.4e的節電功能可讓路由器休眠。因此無須路由器的電源工程，系統整體節電效果也會提高。而且通過追加根據數據流自動調整休眠時間的功能，既可保持節電效果又能保證低延遲傳輸。另外，IEEE802.15.4e的標準化活動由于日本總務省實施的“網絡綜合控制系統標準化推進事業”而取得成效，于2011年3月構筑了基于 IEEE802.15.4e標準的試驗臺，實施了節電功能的驗證實驗。

　　4)設置簡單

　　利用自動路徑構筑功能，自動連接臨時設置的基站或無線設備，即可輕松構筑網絡。因此可低成本提供災害時臨時設置的網絡。另外，在無線多跳通信中，智能儀表和智能住宅在采用初期無線設備的設置密度如果過低，會出現中繼路徑不足、網絡不穩定的問題。但開發了根據設置間隔自動調整傳輸輸出的功能后，從采用初期開始即可實現穩定的網絡運行。特別是此次向920MHz頻段轉換時，由于傳輸輸出的上限松動，可使用更高輸出，因此即使在設置間隔寬闊的場所也可使用無線多跳通信。

　　用語解釋

　　(1) 920MHz頻段

　　在日本使用915.9～929.7MHz的頻段，與主要用于傳感網絡的2.4GHz頻段相比電波到達性高，因此在海外相同頻段也能廣泛應用于智能儀表等。不僅能到達很遠，而且即使有障礙物也能迂回到達，適合工廠、醫院等障礙物較多的場所及室外使用。日本一直在使用2008年制定的950MHz頻段，轉換成920MHz頻段后，可使用與美國、亞洲相同的頻段，有望通過國際合作活化市場。而且傳輸輸出也可從以往的10mW擴大到20mW甚至250mW。

　　 (2) 無線多跳通信

　　通過其它無線通信設備，像接力一樣傳輸數據的方法稱為無線多跳通信。由于沒有基站等通信基礎設施也能進行通信，因此被廣泛應用于傳感網絡等。

　　(3) 智能社區、智能住宅、智能儀表

　　為降低對穩定的日本供電網的影響，同時為普及可再生能源，以有效管理地區和家庭內部能源、建設更舒適的社會為目的，日本經濟產業省正在推行智能社區和智能住宅措施。

　　智能住宅中，利用分電表或智能插座(帶通信功能的電源插座)測量耗電量，通過家庭內耗電量的可視化，不僅推動節電，而且在電力需求高峰時控制家電來降低耗電量，將太陽能發電的剩余電力儲存在蓄電池或電力汽車中，并在傍晚后使用的方法將會普及。

　　智能儀表是對帶有通信功能的電表、燃氣表、水表等下一代儀表的總稱，從單純的自動查表到能量控制，種類范圍廣泛。現在，各電力公司和燃氣公司針對智能儀表的采用正在推進各種驗證實驗。另外，日本經濟產業省針對智能儀表的早期采用，正實施“智能儀表制度研討會”等各種措施。

　　(4) ZigBee、IEEE802.15.4

　　傳感網絡等無線多跳通信，作為國際標準，無線方式廣泛使用IEEE802.15.4，NW方式廣泛使用ZigBee。IEEE802.15.4為了能使用日本的950MHz頻段，追加了被稱為IEEE802.15.4d的物理層的修正標準，沖電氣進行了主要評議并于2009年完成標準化。對智能儀表的物理層的修正標準被稱為IEEE802.15.4g，為2011年12月完成標準化正進行最終評議。另外，面向產業界的MAC層的修正標準作為 IEEE802.15.4e也正在評議當中，追加了路由器的節電功能等內容，也計劃于2011年12月完成標準化。