曹石

摘 要 電梯物聯(lián)網系統(tǒng)的可靠運行需要成熟穩(wěn)定的網絡結構和可靠的數據傳輸機制的支持。本文主要以電梯物聯(lián)網傳感層為對象，介紹傳感層網絡的結構及網絡中各角色的作用；介紹傳感層數據傳輸機制，包括數據傳輸方式及數據包路由原則。

關鍵詞 物聯(lián)網；WEN；無線傳感器

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0077-01

現(xiàn)有的電梯物聯(lián)網，傳感層網絡一般采用單點方式，即一臺電梯為一個網絡，采用的網絡一般為GPRS，成本較高，且對物聯(lián)網服務器提出更高要求，因為需要為每臺電梯創(chuàng)建一個連接，這對服務器硬件和部署架構要求很高，不適合推廣應用。

本文提出的電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構運用分布式設計方法，采用WEN電梯專用無線技術，以區(qū)域為單位組建無線局域網，將數據集中到數據匯總單元，這種網絡結構一方面方便擴展，另一方面大大提高了性價比。

1 電梯物聯(lián)網網絡結構

1.1 網絡結構

電梯物聯(lián)網傳感層局域網網絡結構的設計原則為“分散控制、集中管理”。網絡形式包含有線和無線通訊方式。網絡結構設計的出發(fā)點是高性價比和高可靠性，設計思路是傳感層構建局域網，將數據集合到數據匯總單元。采用WEN技術組建傳感層無線網絡。

電梯主控制器作為數據采集的對象，數據采集單元包括有線通訊單元和射頻傳輸單元，數據采集單元與電梯主控制器通訊方式采用多種有線通訊方式，采集到的數據經射頻傳輸單元投遞到WEN無線網絡中，經一級或者多級數據中繼單元到達數據匯總單元，如圖1所示。

圖1 電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構

WEN無線網絡是傳感層局域網的核心，WEN結構包括物理層、MAC層、網絡層，4～7層統(tǒng)一為應用支持層。物理層負責將數據包轉換為射頻位，或者將射頻位轉換為數據包。MAC層主要提供網絡標識和通過發(fā)信標方式進行網絡探測，MAC層還提供點對點階躍確認。網絡層主要負責構建網狀網，包括在WEN網絡中廣播數據包、決定單播數據的路由鏈路、保證點對點數據通訊的可靠性。應用層負責根據程序中指定的地址或者組號決定數據包的發(fā)送和接收。

1.2 網絡角色

電梯物聯(lián)網中WEN無線局域網網絡角色按其功能劃分主要分為：網絡創(chuàng)建單元、數據匯總單元、數據中繼單元、數據采集單元。

網絡創(chuàng)建單元負責WEN網絡的創(chuàng)建和激活，有且只有網絡創(chuàng)建單元能激活WEN網絡，網絡創(chuàng)建成功之后，網絡創(chuàng)建單元即可離開網絡。

數據匯總單元作負責網絡的維持、網絡管理及數據匯總，起著連接Internet和局域網的功能。來自物聯(lián)網服務器的任何數據都必須先經過數據匯總單元，由數據匯總單元檢索目標地址，然后通過WEN網絡投遞到目標節(jié)點。

數據中繼單元功能比較單一，負責數據路由轉發(fā)，將來自父節(jié)點的數據包通過最優(yōu)路由鏈路投遞給數據匯總單元。

數據采集單元負責采集電梯主控制器數據，采集方式可通過協(xié)議，也可通過干觸點。采集的數據通過射頻傳輸單元投遞到數據匯總單元。通常，數據采集單元只被動接收，當物聯(lián)網平臺有數據請求時，才返回數據，但在電梯發(fā)生故障時，數據采集單元會主動向數據匯總單元發(fā)送異常請求數據包，告知物聯(lián)網平臺現(xiàn)場電梯出現(xiàn)故障。

2 數據傳輸機制

無線網絡的核心關注點在于如何在節(jié)點之間數據進行可靠性傳輸。WEN網絡能自動規(guī)劃最優(yōu)路由保證節(jié)點之間數據交互。WEN網絡采用標準的數據傳輸機制，包括三方面：1）數據請求；2）數據確認；3）數據指示。

數據請求由原始節(jié)點發(fā)起，數據確認是數據請求的直接結果，原始節(jié)點每次發(fā)送數據請求都會接收到一個數據確認包來指示請求的成功或者失??；數據指示到達時間確沒有確定值。數據請求可從多處產生，包括有響應機制的單播、無響應機制的單播、廣播、組播。

2.1 數據傳輸方式

WEN網絡數據傳輸方式主要有單播、組播、廣播。

單播主要用于點對點通訊，如果點對點通訊被響應，單播將會重復嘗試3次以確定最終的路由，在此過程中，如果路由被破壞，比如受電磁波干擾、障礙物阻擋或者惡劣天氣影響等，則新的路由偵測機制將會被激活。

廣播是單點對網絡中所有點的通訊方式，只要接收節(jié)點與其父節(jié)點的距離在發(fā)送節(jié)點指定的射頻半徑之內。廣播通訊方式采用數據包接力方式，指定廣播半徑之內的節(jié)點都執(zhí)行數據包接收、地址判斷、數據投遞，也就是說一個數據包會多次到達同一個節(jié)點，如果廣播頻率較快，容易造成網絡阻塞。

組播是廣播的特殊情況，它是指定一組節(jié)點的廣播，任何其他節(jié)點收到組播數據之后都被將數據包丟棄，如果一個節(jié)點想特定的組發(fā)送組播數據，數據包會到達指定組標識的節(jié)點。

2.2 數據包路由

WEN網絡采用網絡網結構，數據包在點到點之間傳輸首先需要路由偵測去尋找路由鏈路，源節(jié)點可經過多級階躍到達指定目標節(jié)點，如果在路由偵測過程中出現(xiàn)路由鏈路受損，比如受障礙物阻擋、供電異常等情況下，路由鏈路將會自動重新規(guī)劃路由偵測直至找到新的路由鏈路為止。

在路由鏈路上，用路由損耗指示每一級階躍的能量。源節(jié)點向各個方向廣播數據，每經過一級，路由損耗累加一次，如此便能確定每一條鏈路的路由損耗，找到最小的即可鎖定最佳路由鏈路。

3 結束語

電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構各式各樣，但都圍繞單點結構展開，單點網絡結構弊端較多，從實用的角度分析，其昂貴的方案價格讓客戶望而卻步，單點結構造成數據傳輸機制的單一，而且如要實現(xiàn)廣播通訊方式，勢必在應用層就需要投入大量的流量費用，而且沒法對廣播進行二次控制。本文提出的電梯物聯(lián)網傳感層分布式網絡結構能彌補單點結構的缺點，另外分布式結構決定了可采用WEN無線技術，采用多種數據傳輸方式，外加最優(yōu)路由鏈路原則，能構建高性價比的電梯物聯(lián)網系統(tǒng)，具有一定的推廣價值。

參考文獻

[1]王雪.無線傳感器網絡測量系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007：212.

[2]CarmanDW，KruusPS，MattBJ.Constraintsandapproachesfordistributedsensornetworksecurity[R].NAILabs，2005.endprint

摘 要 電梯物聯(lián)網系統(tǒng)的可靠運行需要成熟穩(wěn)定的網絡結構和可靠的數據傳輸機制的支持。本文主要以電梯物聯(lián)網傳感層為對象，介紹傳感層網絡的結構及網絡中各角色的作用；介紹傳感層數據傳輸機制，包括數據傳輸方式及數據包路由原則。

關鍵詞 物聯(lián)網；WEN；無線傳感器

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0077-01

現(xiàn)有的電梯物聯(lián)網，傳感層網絡一般采用單點方式，即一臺電梯為一個網絡，采用的網絡一般為GPRS，成本較高，且對物聯(lián)網服務器提出更高要求，因為需要為每臺電梯創(chuàng)建一個連接，這對服務器硬件和部署架構要求很高，不適合推廣應用。

本文提出的電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構運用分布式設計方法，采用WEN電梯專用無線技術，以區(qū)域為單位組建無線局域網，將數據集中到數據匯總單元，這種網絡結構一方面方便擴展，另一方面大大提高了性價比。

1 電梯物聯(lián)網網絡結構

1.1 網絡結構

電梯物聯(lián)網傳感層局域網網絡結構的設計原則為“分散控制、集中管理”。網絡形式包含有線和無線通訊方式。網絡結構設計的出發(fā)點是高性價比和高可靠性，設計思路是傳感層構建局域網，將數據集合到數據匯總單元。采用WEN技術組建傳感層無線網絡。

電梯主控制器作為數據采集的對象，數據采集單元包括有線通訊單元和射頻傳輸單元，數據采集單元與電梯主控制器通訊方式采用多種有線通訊方式，采集到的數據經射頻傳輸單元投遞到WEN無線網絡中，經一級或者多級數據中繼單元到達數據匯總單元，如圖1所示。

圖1 電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構

WEN無線網絡是傳感層局域網的核心，WEN結構包括物理層、MAC層、網絡層，4～7層統(tǒng)一為應用支持層。物理層負責將數據包轉換為射頻位，或者將射頻位轉換為數據包。MAC層主要提供網絡標識和通過發(fā)信標方式進行網絡探測，MAC層還提供點對點階躍確認。網絡層主要負責構建網狀網，包括在WEN網絡中廣播數據包、決定單播數據的路由鏈路、保證點對點數據通訊的可靠性。應用層負責根據程序中指定的地址或者組號決定數據包的發(fā)送和接收。

1.2 網絡角色

電梯物聯(lián)網中WEN無線局域網網絡角色按其功能劃分主要分為：網絡創(chuàng)建單元、數據匯總單元、數據中繼單元、數據采集單元。

網絡創(chuàng)建單元負責WEN網絡的創(chuàng)建和激活，有且只有網絡創(chuàng)建單元能激活WEN網絡，網絡創(chuàng)建成功之后，網絡創(chuàng)建單元即可離開網絡。

數據匯總單元作負責網絡的維持、網絡管理及數據匯總，起著連接Internet和局域網的功能。來自物聯(lián)網服務器的任何數據都必須先經過數據匯總單元，由數據匯總單元檢索目標地址，然后通過WEN網絡投遞到目標節(jié)點。

數據中繼單元功能比較單一，負責數據路由轉發(fā)，將來自父節(jié)點的數據包通過最優(yōu)路由鏈路投遞給數據匯總單元。

數據采集單元負責采集電梯主控制器數據，采集方式可通過協(xié)議，也可通過干觸點。采集的數據通過射頻傳輸單元投遞到數據匯總單元。通常，數據采集單元只被動接收，當物聯(lián)網平臺有數據請求時，才返回數據，但在電梯發(fā)生故障時，數據采集單元會主動向數據匯總單元發(fā)送異常請求數據包，告知物聯(lián)網平臺現(xiàn)場電梯出現(xiàn)故障。

2 數據傳輸機制

無線網絡的核心關注點在于如何在節(jié)點之間數據進行可靠性傳輸。WEN網絡能自動規(guī)劃最優(yōu)路由保證節(jié)點之間數據交互。WEN網絡采用標準的數據傳輸機制，包括三方面：1）數據請求；2）數據確認；3）數據指示。

數據請求由原始節(jié)點發(fā)起，數據確認是數據請求的直接結果，原始節(jié)點每次發(fā)送數據請求都會接收到一個數據確認包來指示請求的成功或者失敗；數據指示到達時間確沒有確定值。數據請求可從多處產生，包括有響應機制的單播、無響應機制的單播、廣播、組播。

2.1 數據傳輸方式

WEN網絡數據傳輸方式主要有單播、組播、廣播。

單播主要用于點對點通訊，如果點對點通訊被響應，單播將會重復嘗試3次以確定最終的路由，在此過程中，如果路由被破壞，比如受電磁波干擾、障礙物阻擋或者惡劣天氣影響等，則新的路由偵測機制將會被激活。

廣播是單點對網絡中所有點的通訊方式，只要接收節(jié)點與其父節(jié)點的距離在發(fā)送節(jié)點指定的射頻半徑之內。廣播通訊方式采用數據包接力方式，指定廣播半徑之內的節(jié)點都執(zhí)行數據包接收、地址判斷、數據投遞，也就是說一個數據包會多次到達同一個節(jié)點，如果廣播頻率較快，容易造成網絡阻塞。

組播是廣播的特殊情況，它是指定一組節(jié)點的廣播，任何其他節(jié)點收到組播數據之后都被將數據包丟棄，如果一個節(jié)點想特定的組發(fā)送組播數據，數據包會到達指定組標識的節(jié)點。

2.2 數據包路由

WEN網絡采用網絡網結構，數據包在點到點之間傳輸首先需要路由偵測去尋找路由鏈路，源節(jié)點可經過多級階躍到達指定目標節(jié)點，如果在路由偵測過程中出現(xiàn)路由鏈路受損，比如受障礙物阻擋、供電異常等情況下，路由鏈路將會自動重新規(guī)劃路由偵測直至找到新的路由鏈路為止。

在路由鏈路上，用路由損耗指示每一級階躍的能量。源節(jié)點向各個方向廣播數據，每經過一級，路由損耗累加一次，如此便能確定每一條鏈路的路由損耗，找到最小的即可鎖定最佳路由鏈路。

3 結束語

電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構各式各樣，但都圍繞單點結構展開，單點網絡結構弊端較多，從實用的角度分析，其昂貴的方案價格讓客戶望而卻步，單點結構造成數據傳輸機制的單一，而且如要實現(xiàn)廣播通訊方式，勢必在應用層就需要投入大量的流量費用，而且沒法對廣播進行二次控制。本文提出的電梯物聯(lián)網傳感層分布式網絡結構能彌補單點結構的缺點，另外分布式結構決定了可采用WEN無線技術，采用多種數據傳輸方式，外加最優(yōu)路由鏈路原則，能構建高性價比的電梯物聯(lián)網系統(tǒng)，具有一定的推廣價值。

參考文獻

[1]王雪.無線傳感器網絡測量系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007：212.

[2]CarmanDW，KruusPS，MattBJ.Constraintsandapproachesfordistributedsensornetworksecurity[R].NAILabs，2005.endprint

摘 要 電梯物聯(lián)網系統(tǒng)的可靠運行需要成熟穩(wěn)定的網絡結構和可靠的數據傳輸機制的支持。本文主要以電梯物聯(lián)網傳感層為對象，介紹傳感層網絡的結構及網絡中各角色的作用；介紹傳感層數據傳輸機制，包括數據傳輸方式及數據包路由原則。

關鍵詞 物聯(lián)網；WEN；無線傳感器

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0077-01

現(xiàn)有的電梯物聯(lián)網，傳感層網絡一般采用單點方式，即一臺電梯為一個網絡，采用的網絡一般為GPRS，成本較高，且對物聯(lián)網服務器提出更高要求，因為需要為每臺電梯創(chuàng)建一個連接，這對服務器硬件和部署架構要求很高，不適合推廣應用。

本文提出的電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構運用分布式設計方法，采用WEN電梯專用無線技術，以區(qū)域為單位組建無線局域網，將數據集中到數據匯總單元，這種網絡結構一方面方便擴展，另一方面大大提高了性價比。

1 電梯物聯(lián)網網絡結構

1.1 網絡結構

電梯物聯(lián)網傳感層局域網網絡結構的設計原則為“分散控制、集中管理”。網絡形式包含有線和無線通訊方式。網絡結構設計的出發(fā)點是高性價比和高可靠性，設計思路是傳感層構建局域網，將數據集合到數據匯總單元。采用WEN技術組建傳感層無線網絡。

電梯主控制器作為數據采集的對象，數據采集單元包括有線通訊單元和射頻傳輸單元，數據采集單元與電梯主控制器通訊方式采用多種有線通訊方式，采集到的數據經射頻傳輸單元投遞到WEN無線網絡中，經一級或者多級數據中繼單元到達數據匯總單元，如圖1所示。

圖1 電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構

WEN無線網絡是傳感層局域網的核心，WEN結構包括物理層、MAC層、網絡層，4～7層統(tǒng)一為應用支持層。物理層負責將數據包轉換為射頻位，或者將射頻位轉換為數據包。MAC層主要提供網絡標識和通過發(fā)信標方式進行網絡探測，MAC層還提供點對點階躍確認。網絡層主要負責構建網狀網，包括在WEN網絡中廣播數據包、決定單播數據的路由鏈路、保證點對點數據通訊的可靠性。應用層負責根據程序中指定的地址或者組號決定數據包的發(fā)送和接收。

1.2 網絡角色

電梯物聯(lián)網中WEN無線局域網網絡角色按其功能劃分主要分為：網絡創(chuàng)建單元、數據匯總單元、數據中繼單元、數據采集單元。

網絡創(chuàng)建單元負責WEN網絡的創(chuàng)建和激活，有且只有網絡創(chuàng)建單元能激活WEN網絡，網絡創(chuàng)建成功之后，網絡創(chuàng)建單元即可離開網絡。

數據匯總單元作負責網絡的維持、網絡管理及數據匯總，起著連接Internet和局域網的功能。來自物聯(lián)網服務器的任何數據都必須先經過數據匯總單元，由數據匯總單元檢索目標地址，然后通過WEN網絡投遞到目標節(jié)點。

數據中繼單元功能比較單一，負責數據路由轉發(fā)，將來自父節(jié)點的數據包通過最優(yōu)路由鏈路投遞給數據匯總單元。

數據采集單元負責采集電梯主控制器數據，采集方式可通過協(xié)議，也可通過干觸點。采集的數據通過射頻傳輸單元投遞到數據匯總單元。通常，數據采集單元只被動接收，當物聯(lián)網平臺有數據請求時，才返回數據，但在電梯發(fā)生故障時，數據采集單元會主動向數據匯總單元發(fā)送異常請求數據包，告知物聯(lián)網平臺現(xiàn)場電梯出現(xiàn)故障。

2 數據傳輸機制

無線網絡的核心關注點在于如何在節(jié)點之間數據進行可靠性傳輸。WEN網絡能自動規(guī)劃最優(yōu)路由保證節(jié)點之間數據交互。WEN網絡采用標準的數據傳輸機制，包括三方面：1）數據請求；2）數據確認；3）數據指示。

數據請求由原始節(jié)點發(fā)起，數據確認是數據請求的直接結果，原始節(jié)點每次發(fā)送數據請求都會接收到一個數據確認包來指示請求的成功或者失敗；數據指示到達時間確沒有確定值。數據請求可從多處產生，包括有響應機制的單播、無響應機制的單播、廣播、組播。

2.1 數據傳輸方式

WEN網絡數據傳輸方式主要有單播、組播、廣播。

單播主要用于點對點通訊，如果點對點通訊被響應，單播將會重復嘗試3次以確定最終的路由，在此過程中，如果路由被破壞，比如受電磁波干擾、障礙物阻擋或者惡劣天氣影響等，則新的路由偵測機制將會被激活。

廣播是單點對網絡中所有點的通訊方式，只要接收節(jié)點與其父節(jié)點的距離在發(fā)送節(jié)點指定的射頻半徑之內。廣播通訊方式采用數據包接力方式，指定廣播半徑之內的節(jié)點都執(zhí)行數據包接收、地址判斷、數據投遞，也就是說一個數據包會多次到達同一個節(jié)點，如果廣播頻率較快，容易造成網絡阻塞。

組播是廣播的特殊情況，它是指定一組節(jié)點的廣播，任何其他節(jié)點收到組播數據之后都被將數據包丟棄，如果一個節(jié)點想特定的組發(fā)送組播數據，數據包會到達指定組標識的節(jié)點。

2.2 數據包路由

WEN網絡采用網絡網結構，數據包在點到點之間傳輸首先需要路由偵測去尋找路由鏈路，源節(jié)點可經過多級階躍到達指定目標節(jié)點，如果在路由偵測過程中出現(xiàn)路由鏈路受損，比如受障礙物阻擋、供電異常等情況下，路由鏈路將會自動重新規(guī)劃路由偵測直至找到新的路由鏈路為止。

在路由鏈路上，用路由損耗指示每一級階躍的能量。源節(jié)點向各個方向廣播數據，每經過一級，路由損耗累加一次，如此便能確定每一條鏈路的路由損耗，找到最小的即可鎖定最佳路由鏈路。

3 結束語

電梯物聯(lián)網傳感層網絡結構各式各樣，但都圍繞單點結構展開，單點網絡結構弊端較多，從實用的角度分析，其昂貴的方案價格讓客戶望而卻步，單點結構造成數據傳輸機制的單一，而且如要實現(xiàn)廣播通訊方式，勢必在應用層就需要投入大量的流量費用，而且沒法對廣播進行二次控制。本文提出的電梯物聯(lián)網傳感層分布式網絡結構能彌補單點結構的缺點，另外分布式結構決定了可采用WEN無線技術，采用多種數據傳輸方式，外加最優(yōu)路由鏈路原則，能構建高性價比的電梯物聯(lián)網系統(tǒng)，具有一定的推廣價值。

參考文獻

[1]王雪.無線傳感器網絡測量系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007：212.

[2]CarmanDW，KruusPS，MattBJ.Constraintsandapproachesfordistributedsensornetworksecurity[R].NAILabs，2005.endprint