Fangda Zhikong: Die Technologie der drahtlosen Smart-Straßenlaternen-Lösung mit ZigBee in einem Artikel verstehen

　　Intelligentisierung ist derzeit das heißeste Thema. Von Smart Homes und Smart Offices bis hin zu intelligenten Straßenlaternen und Smart Cities wechseln viele Unternehmen in der Beleuchtungsindustrie aktiv in den intelligenten Bereich. Als die am weitesten verbreitete Beleuchtungsinfrastruktur in Städten ziehen Straßenlaternen auch die Aufmerksamkeit vieler Beleuchtungsexperten auf sich.

　　In den letzten Jahren hat China Smart Cities stark vorangetrieben, mit Neubau von Straßen und Umrüstung alter Leuchten, wobei überall intelligente Straßenlaternen implementiert wurden. Die ZigBee-Technologie wurde auch weitverbreitet in Straßenlaternen eingesetzt – wie genau wird also durch die drahtlose Smart-Straßenlaternen-Lösung mit ZigBee die Intelligentisierung der Straßenlaternen erreicht? Der Redakteur gibt Ihnen heute einen allgemeinen Überblick.

　　1. Was genau ist die ZigBee-Technologie?

　　ZigBee ist ein Low-Power-LAN-Protokoll, das auf dem IEEE 802.15.4-Standard basiert. Gemäß internationalen Standards ist die ZigBee-Technologie eine drahtlose Kommunikations-Netzwerktechnologie mit kurzer Reichweite und geringem Stromverbrauch. Es handelt sich um einen Kommunikationsstandard und nicht um eine Technologie, die einem bestimmten Unternehmen gehört.

　　2. Kann ein kabelloses Zigbee-Gateway 65.535 Knoten oder 254 Endgeräte (Knoten) unterstützen?

　　(ZigBee-Netzwerktopologie)

　　Das obige Topologie-Diagramm verwendet eine Stern-Netzwerkstruktur. Wird diese Netzwerkmethode zusammen mit der MESH- (Routing-) Funktion des Routers eingesetzt, kann ein Koordinator bis zu 65.535 Knoten unterstützen, wobei 65.535 der Maximalwert ist. In der Praxis werden jedoch unter Berücksichtigung von Netzüberlastung, Latenz, Durchsatz und Knotenstabilität in der Regel nicht so viele Knoten konfiguriert.

　　Da ZigBee außerdem ein Kommunikationsmodus mit geringem Stromverbrauch und kurzer Reichweite ist, muss in der praktischen Anwendung unbedingt das Problem der Kommunikationsreichweite berücksichtigt werden. Daher die „doppelte Identität" der in der Praxis eingesetzten Endgeräte (sowohl Knoten als auch Router), sodass ein Koordinator (Gateway) in der Regel maximal 254 Endgeräte anschließen kann.

　　Drei: Wie wird die in der Branche beworbene ZigBee-Gateway-Funktion mit 300–1000 Knoten realisiert? Was sind die Vor- und Nachteile?

　　Wie aus dem Topologie-Diagramm ersichtlich ist, besteht das System aus vier Teilen: Koordinator, Endgerät (Routing + Knoten), Router und Knoten. Durch Anpassung des Verhältnisses von Endgeräten zu Routern können 255 bis 65.535 Knoten angeschlossen werden.

　　Vorteile: Ein einzelner Koordinator (Gateway) kann mehr Knoten unterstützen.

　　Nachteile: Die Kommunikationsgeschwindigkeit verlangsamt sich. Sobald die Anzahl der Knoten 254 überschreitet, sinkt die Kommunikationseffizienz des gesamten Netzwerks – je mehr Knoten, desto langsamer wird es. Regionale Ausfälle treten leicht auf. Wenn ein Router ausfällt, können alle Knoten unter dieser Route nicht mehr kommunizieren.

　　Die Kommunikationsreichweite wird tatsächlich durch die Sendeleistung gesteuert.

　　Je größer die Sendeleistung, desto größer die Reichweite; je niedriger die Leistung, desto geringer die Reichweite.

　　Je größer die Leistung, desto höher der Stromverbrauch; je größer die Reichweite, desto höher die Wahrscheinlichkeit gegenseitiger Störungen.

　　Je kleiner die Leistung, desto geringer der Stromverbrauch; je geringer die Reichweite, desto höher die Wahrscheinlichkeit externer Störungen.

　　Gemäß der Anwendung von ZigBee in der Straßenbeleuchtungssteuerung wird ein Bereich von 100–200 Metern empfohlen, da der Abstand zwischen den Lichtmasten ≤50 Meter beträgt.

Obwohl das Zigbee-Funk-Gateway durch Anpassung des Verhältnisses von Endgeräten und Routern bis zu 254 Endgeräte anschließen kann, erreicht es im tatsächlichen Betrieb oft nicht 254. Am Beispiel der Zhejiang Fangda Zhikong Technology Co., Ltd. empfiehlt deren ZigBee-Straßenlaternen-Steuerungssystem den Kunden, nur 200 Knoten zu verwenden.

　　V. Warum empfehlen wir Kunden, nur 200 Knoten zu verwenden?

　　1. Wählen Sie 1 Frequenzkanal und eine PAN-ID, um ein Netzwerk aufzubauen

　　2. Zugriff auf 255 Router erlauben

　　3. Zugriff auf 65535 Endgeräte über Routing ermöglichen

　　Drahtloser Einzelleuchten-Controller LCU51Z (Router + Endgerät):

　　1. Verfügt über Routing- und Einzelleuchtenfunktionen

　　2. Kein externes Routing-Gerät erforderlich, kann ein selbstorganisierendes Netzwerk mit 255 Endgeräten realisieren

　　Anwendungsbeschreibung der Straßenbeleuchtungssteuerung:

Für die Straßenbeleuchtungssteuerung wird eine lineare (entlang beider Straßenseiten) Vernetzungsmethode verwendet, wobei die Übertragungsentfernung zwischen den Endgeräten mindestens >50 Meter betragen muss. Die Kommunikationsentfernung von LCU51Z/LCU12Z beträgt ≥150 Meter.

Jedes Endgerät muss über eine MESH-Funktion (Routing) verfügen, um sicherzustellen, dass das Signal das vom Gateway am weitesten entfernte Gerät über Relais erreichen kann. Es wird empfohlen, dass die von RTU500Z/RTU200Z gesteuerten Endgeräte innerhalb von 200 Einheiten liegen.

Da jedes Endgerät sowohl ein Knoten als auch ein Router ist, können das System und andere Endgeräte bei einem Geräteausfall weiterhin normal funktionieren, ohne dass es zu regionalen Ausfällen kommt.

(Simuliertes Anwendungsszenario des ZigBee-Kommunikationsendgeräts an der Straßenbeleuchtungsanlage)