基于GPRS技术的数据採集系统中，在每个“数据採集节点”上均载入GPRS收发模组，将採集到的数据通过GPRS网路传送至“数据中心”处理，完成数据採集过程。这类系统所使用的900MHz（1800MHz）工作频点需要授权，因此系统的构建、维护、运行均需当地的GPRS网路运营商支持，系统总成该较高，并且系统的可工作区域严格受限于当地GPRS网路的覆盖範围，系统灵活性差。

基于WLAN技术的数据採集系统中，每个“数据採集节点”上载入附属的无线网卡，在“数据中心”载入无线区域网路接入点（Access Point－AP），通过无线网卡和无线AP之间“点到点”的数据传输完成数据採集过程。这类系统所使用的2.4GHz工作频点（目前中国国内只批准了这一WLAN频点）属于免费频段，无需第三方网路支持。但无线AP的有效传输覆盖半径约10米～100米，信号受周围环境影响严重（例如，在通常的办公楼环境中，墙壁、天花板等均会造成WLAN信号的较大损耗，因此在工程上一般每个房间均需放置一个AP才能达到较好的覆盖效果），因此在楼宇内部、地下管线等实际套用环境中信号盲区较多，实现完全覆盖的难度较大、成该较高、可用伺服器建立区域网路。

该公司开发了一种新型的无线数据採集系统——“CFDA （Cellular Fixed-wireless Digital Access）微蜂窝－感测式固定无线数据接入平台”。CFDA工作于无线抄表频段，属于微功率免申请业余频段，无需额外授权费用或网路第三方支持；CFDA支持分组多频点的频率空间复用及跳频技术，採用蜂窝结构的网路组织方式，提高了频率利用效率和网路扩展性；并且在每个蜂窝小区範围内支持自组织多跳传输技术（Ad Hoc & Multi Hop），使得每个蜂窝小区的现实场地有效覆盖，并且较好的解决了网路覆盖盲区问题；CFDA提供了RS232（TTL-232、RS-485、标準232）和UART两种通用的设备接口，可分别以“外挂”或者“嵌入”方式与用户设备相连，具有良好的通用性。

CFDA兼具分散式和集中式系统的特徵，具有网路覆盖率高、结构灵活、可靠性高、通用性强、施工铺设简单、维护方便、工程总成该低等特点；适用于远程数据採集、特殊恶劣环境下的数据传输及接入等方面，如住宅小区安防报警系统、水电气自动抄表系统、地下井坑及管线的监控系统等。

CFDACellular Fixed-wireless Digital Access

CFDA系统是一种微蜂窝状固定无线数据接入平台

CFDA系统是一种工作于公总计量频段的跳频通信系统

CFDA系统是一种基于无线感测器自组织网路体系结构的传输网路

CFDA由三类节点----GPRS网关，微蜂窝接入中心CAC、分布接入单元DAU。

分布接入单元（DAU）：安装在每个用户数据採集点上，与用户的数据採集设备相连，构成CFDA中的分散式数据採集接入的基础设备，负责将採集到的用户数据以多跳的方式传送到指定的微蜂窝接入数据中

心CAC。

微蜂窝接入中心（Cellular Access Center—CAC）：安装在用户的数据处理设备上，构成在一定地理区域範围内的数据中心接入点

，负责接收该区域内所有的分布接入单元DAU传送的用户数据，以进行后续处理。

GPRS网关：安装在用户的数据处理设备上，它下行联接CAC，上行连线MIS收费平台。构成整个网路的网关。

免申请业余频段

支持频分复用

蜂窝结构覆盖

多跳传输技术

自组织特徵

慢跳频通信

通用接口

UART、RS232（TTL-232、RS-485、RS232）

CFDA系统已经成功地套用于AMR

基于CFDA的电錶AMR

基于CFDA的水气表AMR

CFDA系统可以作为个域网（PAN）的解决方案

CFDA系统可以作为远程窄带数据接入的接入网解决方案

优点：网路分布广、能进行双向通讯。

不足：我国一些低压配电网，接线杂乱，负荷变化很大且缺乏规

律性，各种干扰十分严重，现有电力线载波AMR系统的套用结果表明，未能取得满意的效果。

优点：网路分布广、能进行双向通讯

不足：由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，既影响了数据的传输也对电调部门的正常工作造成了干扰，并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响。

优点：传输可靠

不足：布线工程造价高、难度大、不易维护

优点：实现简单

不足：成该问题、覆盖问题

在CFDA中，设计DAU与CAC之间的多跳链路。每个CAC周围範围内的DAU构成一个“微蜂窝”，如下所示。

微蜂窝”（Cellular）是CFDA中的一个基该结构单元，根据实际套用环境的情况，整个CFDA系统可以由一个或者多个“微蜂窝”构成。“微蜂窝”内的网路结构称为“区域网路”，多个微蜂窝小区构成平台的“外网”，具体定义如下：

n 微蜂窝 （Cellular）：指地域半径内的接入点的集合，如某一小区内的所有分布在该地域範围内的电錶数据接入点的集合。

n 区域网路 （Insider Net）：指在单个微蜂窝内形成的网路结构。

n 外网 （Marco Net ）：指在一定的地域内，由多个相临或相近的微蜂窝（Cellular）构成的网路集合，如某一城市统一实行抄表，该城市在规划时分成若干个小区，由多个小区构成此城市的网路，统称为外网。

在CFDA平台中，每个数据採集点均装配一个DAU，在每个微蜂窝内配置一个CAC。

DAU将收集的感测器数据传送至其所在微蜂窝的CAC；

CAC将收集所在微蜂窝内的数据，然后交给用户(程式)处理。

当系统採集点的分布範围较大、需要多个微蜂窝覆盖整个区域时，则每个微蜂窝内的CAC则将收集的数据再传送给整个网路的用户数据中心。从每个CAC到用户数据中心则以独立的专用信道（有线或者无线）完成传输。

为避免各个微蜂窝小区间的干扰，CFDA平台中的CAC和DAU支持对频点的频分复用。每个微蜂窝小区均被分配一组频点，相邻微蜂窝小区所使用的频点组互不相同。在每个微蜂窝小区内部，CAC和DAU之间在两个频点上以慢速跳频的方式进行通信。

CFDA的设计及工作流程包括四个部分：网路规划、网路铺设施工、路由建立、数据採集传输，

首先，根据实际项目的具体需求，将网路划分为一个或若干个微蜂窝小区（Cellular），蜂窝小区的界定原则为：具有一定的自然区域性或行政辖区性。

为避免各个微蜂窝小区间的无线干扰，按照GSM数字蜂窝网的频率复用原则和编码原则，对各Cellular的CAC进行编码，如图上所示，并根据表1确定该Cellular的工作频率。

CFDA的工作频段为微功率免申请业余频段。CFDA提供工作频点分组，每个Cellular内设定一个CAC并分配一组频点。

CFDA平台规定：每个DAU均与其最近的唯一CAC所对应，受此CAC管理。在数据採集传输阶段，DAU将採集到的数据传递到其对应的CAC，由CAC收集其微蜂窝小区内所有DAU的数据并处理或上传。

每个CAC最多管理多个DAU。CAC标识(ID)和DAU的物理地址定义如下表

DAU的逻辑地址是指DAU所连线的用户设备终端的地址或者标号（如电錶的表号、用户名等）。当DAU的物理地址确定后，其物理地址与其逻辑地址具有一一对应的关係，可以构成DAU地址映射表。每个CAC保存其管理的所有DAU的地址映射表。

根据网路规划图，将DAU与用户数据採集设备联通工作、将CAC与用户数据处理设备(计算机、套用软体)联通工作。

为方便与用户设备相联、构成无线数据採集传输接入的套用系统，CAC和DAU均设计有通用的RS-485或者UART接口。通过UART可将CAC（或者DAU）直接嵌入用户数据处理设备或用户数据採集设备，通过RS-485则可直接以“外挂”方式与用户设备相连。

网路铺设实施中的主要问题包括：“微蜂窝小区处理中心”和“微蜂窝小区内数据接入单元”的设计。

微蜂窝小区处理中心由CAC和用户数据处理设备构成。

CAC属于一个微功率的无线数据收发电台。该公司生产有嵌入式（型号：FC-201/JA）和外挂式（型号：FC-601/JA）两种型号。它们分别适用于相对简单的用户(固定/移动)数据处理器和固定的计算机用户数据处理器。如下图所示。

微蜂窝小区处理中心可以设计为两种类型：落地型和转髮型。

n 落地型：是指信息的处理中心就在该小区，由该小区直接对採集的数据进行处理，如小区安防报警系统等。该系统的中心控制设备通常是一台电脑，其结构如下图所示。

n 转髮型：当Cellular 内没有数据处理能力时，可以构建转髮型处理中心。转髮型处理中心单元只具有定时数据採集、存储、转发等功能，如电力抄表系统的集中器。其结构如下图所示。

其设计过程与落地型基该相同。

小区内数据接入单元由DAU和用户数据採集设备构成。

DAU 是一个微功率无线数传电台。该公司根据用户套用类型生产了嵌入式（DAU—FC-201/JB）和外接式（DAU—FC-601/JB）两种型号。它们的结构分别为图17和图18。

在CFDA中採用了自组织网路的多跳数据传输技术。

每个DAU是终端数据的馈入点，同时又可以作为路由点，为相邻的DAU转发数据。这样就扩展了网路的覆盖範围，较好地解决了网路覆盖盲区问题。

考虑到CFDA在套用中，每个CAC和DAU一经铺设，其地理位置就固定不动。为提高系统效率和性能，我们採用了“表驱动式”的无线自组织网路路由算法。其主要思路是：为每个微蜂窝小区内的CAC，自动建立小区内每个DAU到此CAC的路由，并将建立的路由信息传递给相应的DAU。

当DAU传输数据时，均依据固定的路由传送数据包，当固定路由失效时，启用备用路由或者重建路由。

CFDA 建立路由的过程，是在一个蜂窝内形成CAC 与DAU 的全方位路由拓扑网路结构，有效地提升了CFDA 的覆盖範围。CFDA 的路由建立时间根据系统规模而不同，可分为四个地址段进行，每个地址段的建立时间为几分钟左右。

在CFDA的路由建立阶段，每个DAU确定了到该微蜂窝小区CAC的有效路由、完成了系统时钟同步并确定了其对应的传送时隙（同一微蜂窝小区内，每个DAU都被分配唯一确定的传送时隙，以避免DAU间的信号干扰）。

在DAU对应的传送时隙，DAU根据路由信息将数据传送给下一跳节点（CAC或者相邻的DAU）。此外，在CFDA的路由建立过程中，从DAU到CAC的路由可能有多条，当某条路由失效时，将启用备用路由，若无可用路由，则启动路由重建过程。

在CFDA的每个微蜂窝小区中，均分配了一定频差的两个频点。系统採用固定慢速跳频模式，以提高系统抗干扰能力，其工作方式如下：

1. 当CAC 和DAU在待机时，在频点之间跳转，若某频点接收到信号，则固定在该频点通信

2、若CAC在某一频点通信时，出现通信失败，则自动跳转到另一频点。

综上所述，在CFDA的工程设计中应注意以下几点：

1、在网路规划设计阶段，首先，应根据实际套用环境的地域特徵和行政区划设计微蜂窝小区；其次，微蜂窝小区内DAU的分布密度儘可能适中、分布儘可能均匀；第三，若在某一点或某一区域出现盲区，可在适当地区增加由FC-601/JB构成的路由点来实现覆盖。

2、在对微蜂窝小区内的DAU编写物理地址时，儘量集中分布在同一或相邻的地址段内，以减少路由建立的时间。例如当DAU数量小于默认节点时，应将他们集中在一个地址段内。

3、在网路铺设阶段，需根据具体套用要求对CAC进行编程，基该步骤如下：

n 将微蜂窝小区内的所有DAU的物理地址和逻辑地址映射表下载到CAC；

n 由控制中心向FC-601/JA发建立路由启动命令，建立路由；

n 路由建立完毕后，CAC和DAU即可进行通信。

A、由于CFDA的路由时间限制，因此在编程时，要充分考虑路由时延；

B、可以通过定时重建路由的方式，提高系统稳定性；

C、CFDA 採用的是类似于神经网路的广泛性全集路由方式。若控制中心对某一逻辑地址进行操作时，第一条路由行不通，CFDA会自动提供第二条路由进行通信，若第二条也不行，则会提供第三条，若第三条不行，则会返回失败信息。控制中心在编程时应考虑到此点；

u 诞生于2000年

u 採用星型网路结构

Ø 问题：

u 单跳：距离受限

u 静态配置扩展性差

u 诞生于2002年

u 採用放射状网路结构

Ø 问题：

u 静态路由配置，扩展性差

u 诞生于2003年

u 採用MESH网路结构

u 採用冗余路由配置加强可靠性

u 自组织路由单向配置

u 实例介绍

採用MESH网路结构

Ø 网路覆盖範围更大

採用可双向配置的自组织路由

Ø DAU报警，便于自维护

Ø DAU实时入网，便于节点规模的动态扩展

Ø DAU实时发起路由更新，使数据传输更为可靠

支持手持设备的移动接入

Ø 使系统的维护方便、简捷

Ø 数据传输效率更高

採用呼叫与传输频率共享模式多点频率定时转换的慢跳频模式。

採用双向配置的动态组网技术通过临时地址进行家族繁衍来规避节点地址的碰撞冲突。

Ø 工作频段在国家规定的无线数据传输频段（U/V频段之间）有较强的穿透力和绕射能力。

Ø 採用窄带的技术，因此具有较高的数传灵敏度。窄带的微功率数传，该类数传採用标準的二次变频的窄带技术和标準的FSK调製解调方式，具有抗干扰能力强，传输距离远的特徵，可套用于工业环境场合。

Ø 根据我公司对中国的各类小区中水、电、气以及其他的智慧型设备的分布研究和实际的测试，要能实现一个真正的自适应自组织网路，在各种複杂的条件下的每个节点的独立传输能力需要达到一定距离，否则在网路中就会出现孤点。CFDA在经过多个试点之后，被华东电网充分认可，并通过华东网的鉴定。

DCJL23-FC621GBC1型採集器套用于CFDA远程集中抄表系统，完成无线信号和RS485信号的转换，从而实现对RS485表的无线集中抄表。

DCJL23-FC621GBC1型採集器安装在室内或室外RS485电錶箱内，适应于环境温度为-25℃～+55℃、年平均相对湿度不大于75%的条件下使用。

该产品主要完成对RS485电錶的电量採集，利用微功率无线为通信信道，把用电量数据以无线方式上传，提供给CFDA远程集中抄表系统。特点如下：

（1）、支持最多32块表；

（2）、空中无线远程抄读

（3）、支持DL/T 645 1997和2007

（4）、可抄读当前电量、日月冻结电量

（5）、抄读当前电量及日月冻结电量标识可设定

（6）、电量存储功能，每日零点自动冻结电量

（7）、电量存储功能，每月结算日自动冻结电量

（8）、保存共100点小时电量

（9）、保存上60天日冻结电量

（10）、保存上12月冻结电量

（11）、支持数据透传

（12）、可使用红外、无线和485接口对採集器进行抄读和设定

（13）、支持开盖和掉电检测，记录总次数和最近10次发生结束时间