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【摘要】随着Zigbee网络的普及，为适应国内高楼通信环境，采用自有组网协议的433MHz无线传感网网络系统开始崭露头角。本文就433MHz的无线传感网的实践做些探讨和总结。
【关键词】无线传感网 自组网 Zigbee 433MHz
一、引言
2003年IEEE 802.15.4标准发布，2004年第一个具有无线自组织、自恢复网络标准——Zigbee网络诞生。
实际上，zigbee就是一个具有双向数据传输功能的无线自组网。而自从Zigbee诞生以来，Zigbee就逐渐成为无线传感网、无线自组网的代名词。根据Zigbee的规范，全球在北美以外地区，使用无线2.4GHz频段，无线发射功率限定为1-10毫瓦（0-10dBm）。由于无线2.4GHz频段基本上是一个视距通信频段，绕射能力差，并不太适应中国的使用环境。GWSN，格网通无线传感网，是我公司自主研发的一个基于433MHz的无线传感网。
二、无线传感网国内外研究现状
多年来，国内众多的大学、院校、生产厂家和用户加入到Zigbee的开发应用之中，Zigbee使用的领域、普及程度都有很大提高。
但遗憾的是，具有树形和网状网的Zigbee的大规模商业应用并不多见。究其原因，Zigbee点到点通信效果不能满足用户要求是主要问题。
近年来，Zigbee芯片厂家推出了一些Zigbee的简化版，如TI的Z-Accel；Microchip的MiWi；Freescale的SimpleMAC（SMAC）；Atmel的MCU Wireless等。这些简化版虽然给开发产品带来了便利，但由于未能改变使用无线2.4GHz频段的限制，通信效果并未根本改变，应用仍然受限。
另一些Zigbee应用厂家，为了改善Zigbee的通信效果，将Zigbee的无线射频功率加大，如上海顺舟的sz系列；深圳信立的WMZ系列；北京威易的MK系列等。这些产品的Zigbee通信效果有一定的改善，但由于射频功率的加大，对环境的电磁污染，以及产品耗电也加大，违背了Zigbee的初衷，并不是一个长远的发展方向。
从无线通信的原理可知，无线通信频率越低，其绕射（跨越障碍物）能力越强。长期以来，在国内室内安防领域无线通信多采用315MHz和433MHz，其原因就是315MHz和433MHz无线通信在楼内通信效果较好。在相同发射功率情况下，433MHz和2.4GHz无线通信在自由空间的通信距离相当，而在建筑物内，特别是多层高楼，433MHz无线通信效果就明显好于2.4GHz无线通信。所以，自2006年以后，国内开始出现433MHz无线自组网，其无线自组网协议多是自有协议。如上海罗迅的SmartNode；深圳畅想的PyxisMesh；北京微网高通的WiMi-net。
三、国内无线自组网的研究误区
（1）关注“路由算法”比实际组网性能更多。其实，一个再好的路由算法若不能与物理层有机的结合，不可能得到很好的实现，而国内产品的无线射频物理层芯片往往都不是定制的。（2）关注无线模块的“省电”更多于其实际产品的应用。而一个再省电的无线模块与一个根本不可能省电的传感器组合，省电功能没有意义和必要。（3）关注“网络节点容量”多于网络通信能力。让一个空中速率有限的无线模块去连通无限的节点数，当出现平均1-10字节/节点秒时，通信实际上是不能算畅通、有效。（4）关注“对等网”、“多网关”多于单网关网络的实际应用。而几乎所有的无线传感网的应用都只需要一个无线网关来进行集中管理就可以了。（5）关注“自动分配节点地址”多于节点的物理位置。而几乎所有的节点地址都需要人为绑定物理位置信息，自动地址的分配并不能带来物理位置的自动识别。（6）一味强调模块的省电能力，但所有具有网关和中继功能的节点都不可能省电使用。（7）现有骨干网已经解决了楼栋外的所有空间及远距离的连通，无线自组网应当解决低成本、低功耗的楼栋内覆盖，却要费尽心机加大无线发射功率和耗电，而不管对环境的污染以及无线电频率利用率的降低。总之，追求理论上的某一高性能，却不管实际产品的总体性价比和实用型，在国内无线自组网研究领域时有所见。
四、GWSN 433MHz无线传感网的技术路线
基本的要求：（1）借鉴zigbee的优缺点，吸收其有利于自组网组网技术的好的理念和做法，形成具有自主知识产权的“自组网、自路由、自恢复”无线组网技术的实用通信系统。（2）它可以是一个单一目标中心（目标地址）、具有自组网功能的无线网状网通信系统，同时是一个双向通信系统。单一目标中心与Zigbee的“对等”有很大的不同。“对等”是指各节点之间可以相互收发，每个节点需要知道网中其他节点的到达路径，既多目标中心。而在常规的传感器网络中，网络中的节点之间并没有应用层面上通信的需求，所有的节点都仅须与管理中心的设备进行通信，并在管理中心的管理之下才能进行工作，我们称之为单一目标中心，这是大多数传感器网络的实际应用情况。基于这样一个单一目标中心网络，其路由的计算和管理都相对简化。（3）作为一个单一目标中心网络主要由一个中心管理服务器、一个无线网关和若干各远端无线终端节点设备所组成。管理服务器通过无线网关可以发数据到无线终端节点设备，无线终端节点设备也可以发数据到网关及管理服务器。（4）一个实用的无线自组网产品的性价比还包括：射频频率、发射功率，符合国家无线电管理委员会的规范；射频发射耗电；射频接收耗电及省电能力；空中速率及一个网关下的节点容量；组网的稳定性和灵活性；产品资源占用率及路由复杂性；产品是否必须省电使用等。
基于以上的这些要求和实用性，GWSN的技术路线是：（1）选用433MHz业余无线电频段，利用其良好射频绕射能力，并且全网无线设备同频半双工工作以提高无线电频率利用率；（2）满足低功耗、微功率，射频功率选定在10-50mW，工作电流控制在DC50mA/3V以下；（3）主节点设备250个左右，射频空中速率250kbps，每节点单向空中速率约50字节/秒；（4）数据空中加密，保障较好的保密性；（5）选用性能良好的软件无线电收发一体射频芯片CCll2x，为自组网提供物理层支撑；（6）选用低成本8位CPU。在网络层的管理方面，不采用Zigbee的协议栈，因为物理层完全不一样，所以确定自主研发简约、实用，与物理层有机结合的GWT-R路由识别算法和组网方式，满足单一目标中心快速、稳定组网需求。 五、GWSN组网通信过程及机制要点
（1）网络部件。
网关：类似于Zigbee的协调点。管理全网无线终端节点，汇接各无线终端节点采集来的数据到管理中心；分发管理中心来的控制数据到各无线终端节点。通过无线通信方式与无线终端通信；通过有线通信方式与管理中心通信。网关可以管理253个主节点。
主节点：类似于Zigbee的路由节点。以自组网方式与网关通信，采集传感器、控制器或外部设备数据并上报网关及管理中心；接收网关及管理中心数据，管理传感器、控制器和外部设备。每个主节点还可以管理254个副节点。
副节点：非路由节点。以星型方式与主节点或网关通信，采集传感器、控制器或外部设备数据并上报主节点或网关及管理中心；接收主节点或网关及管理中心数据，管理传感器、控制器和外部设备。副节点可以有省电功能。全网共6.4万个副节点。
（2）组网过程
GWSN是一个基于时钟的网络，因为在一个实用的网络中，对时钟的需求无处不在，所以组网时，GWSN的网关是在管理中心的管理下才能工作。
网关上电后，首先向管理中心请求获得系统时间，在获得系统时间后才启动无线组网工作。
网关启动无线组网工作后，定时发出无线信标，在无线通信覆盖区域内的主节点在感知到网关的无线信标后，就以网关为中心由里到外，使用GWT-R路由算法，自动寻找最佳路径，逐跳（层）入网，并告知网关及管理中心该主节点的上层节点（入网）地址、接收场强和入网跳数（深度）。
主节点在入网后依据GWT-R路由算法，也定时发送无线信标，还会根据自身周围的无线通信环境按GWT-R路由算法自动调整路由（路由调整时间间隔设计为10秒），并上报网关及管理中心新的入网地址、接收场强和入网跳数。主节点在感知自己不能和上层主节点有效通信时，会自动脱离通信，按GWT-R路由算法重新寻找入网路径。主节点脱网后，它的上层主节点会及时感知到并通报给网关及管理中心。
网关和主节点存有上、下行路由表，当主节点入网或脱网时路由表自动更新。
GWSN是--+同频半双工无线网络，无线通信的碰撞在所难免。为提高通信的可靠性，GWT-R组网方式采取TDM通信和随机通信混和使用方式，用TDM通信维护路由，随机通信用于应用数据，这样既减少碰撞又提供通信效率。
（3）机制要点
GWSN网关与网内的节点通信采用一对一或广播方式。整个通信分为链路层和应用层，而基于简约的原则，通信地址并未分层，只采用链路层地址。
链路层完成链路管理，载波帧听、防碰撞重发（芯片级），控制帧的转发，进行帧的CRC校验，设备掉线识别。应用层完成设备出、入网控制，设备配置，数据和报警上传等。
各数据包的总长度为≤50字节/包。
a.地址分配与管理
网关有两个地址，一个是无线侧地址，与主节点进行通信；另一个是有线侧地址，与管理中心通信。网关无线地址：用一个字节表示，为Ox01。网关在无线一侧地址和主节点地址是统一编址的。
主节点无线地址：用一个字节表示，为2-254，地址为Ox02-0xfe。共253个。
副节点地址：1-16382，地址为0x0001-Ox3ffe，用两个字节表示。副节点地址由主节点管理，仅与所属主节点进行星型通信，地址为0x0001-0x00fe，共254个。这类地址各个主节点可以复用，全网共有64262个。
GWSN网络终端节点地址并没有使用自动分配方式，而是采用出厂默认和工程现场配置方式。在大多数实际使用当中，终端节点的物理位置是管理人员必须关心的。终端节点地址的自动分配并不能省去管理人员到现场获得其物理位置的过程，反而会因为其地址的自动变更带来管理上的不便。
b.基本通信
网关和主节点配置有路由表，可以识别、管理和自动选择通信路由。同时还配置有邻节点感知功能，可以感知网关、主节点和副节点的脱网状态，并上报。
副节点没有路由表，不能自动选择路由。副节点具有感知网关和主节点的功能，不能感知其他副节点。
c.GWT-R
GWT-R是GWSN路由算法和组网方式的统称。GWSN路由管理并未遵循某一特定的路由算法，而是结合Ad hoc路由算法和表驱动路由协议的各自有用的部分，根据链路层和网络层的实际管理需要以及整个网络稳定性和灵活性的需求自主研发的。
在整个组网方式中，跳数最少并不意味着路径最优，所以维护网络的稳定性和灵活性是两个及其重要且对立的路由指标。路由的稳定性可防止节点过度调整路由而不能正常收发应用数据；路由的灵活性可增强节点调整路由的频繁度以改变网络的深度从而增加网络的稳定性。节点在什么情况下可以调整路由，通常是根据节点现有的网络深度和接收场强来确定的。调整接收场强的路由调整阀值将直接影响网络的稳定性和灵活性（见图1）。路由调整的最短间隔时间设计为10秒。
d.通信转发
GWSN网络中的主节点担当无线通信的转发器作用，为避免无线通信碰撞，其转发的延时时间是随机的，设计为8-250ms。
e.节点脱网
主节点在“掉线确认时间（设计为30秒）”到来时仍未收到自己的上一级主节点的“通信标识”，将认为自己与上一级主节点已经脱离通信，将退出工作状态，重新寻找路由。
主节点在“掉线确认时间（设计为45秒）”到来时仍未收到自己的下一级主节点或所属副节点的“通信标识”，将认为自己的下一级主节点或所属副节点已经脱离通信，将上报“设备撤销”给管理中心。
六、GWSN的实用性能及存在的问题
（1）工厂内测试
表1是在工厂环境下对GWSN通信状况的测试分析。
基本测试环境及要求：频率433.199MHz；设计发射功率为10毫瓦（10dBm）；四分之一波长鞭天线；空中速率250kbps；数据包字节数小于等于35字节；数据空中加密传送；数据收发无差错。
虽然测试看似有定量的数据，然而实际上这仍然只是一个数量级别上的趋势。因为就工厂环境来说，一个250kbps速率的短数据无线通信来说，一包数据的发送时间不会超过3ms，测量的准确度有限。
（2）实际用户使用情况
从2008年起，GWSN的相关产品格网通“节能管理网络系统”、“能耗采集无线网络系统”开始在用户安装使用。表2对2011年至2012年期间使用GWSN"节能管理网络系统”和“能耗采集无线网络系统”的43个用户的网络通信状况做了统计分析。其中单个网络最大网络深度达13跳，最多节点数近200个。
（3）GWSN存在的问题及改进方向
a.硬件成本。GWSN 433MHz无线传感网射频模块与zigbee射频模块在硬件成本上并无数量级上的优势，除非将网络协议一并集成到射频芯片中。b.工厂研发更注重实用性，但简约的自有组网协议规范性较差，不像Zigbee标准更易让用户接受。自有组网协议需要得到院校的支持来完善。c.由于采用同频半双工和随机通信工作方式，通信的碰撞在所难免，这是造成数据丢包的主要原因。原有射频芯片的防碰撞重发机制并不完善，需要再增加“链路层数据未收到重发机制”。d.虽然无线433MHz比2.4GHz通信绕射能力好，但实用中GWSN 433MHz无线传感网节点楼层间通信绕射能力并不富裕，建议将射频发射功率再提高3dB，即达到20毫瓦，实用性更佳。e.GWSN的数据空中加密并不符合规范，这在一些对数据加密敏感的用户环境不宜采用。￡无论是GWSN还是zigbee，无线多跳自组网都存在数据传输延时长的特点，在一些对数据传输延时要求高（100ms级以内）的自动化控制系统并不适宜。
七、结束语
433MHz无线传感网是近几年来才面世的新的无线通信系统，其性能还有待进一步完善，自有组网协议及其测试也有待更加规范和严谨。但它仍不失为一个很有发展空间的通信系统，具有广阔的实际应用前景。
【关键词】无线传感网 自组网 Zigbee 433MHz
一、引言
2003年IEEE 802.15.4标准发布，2004年第一个具有无线自组织、自恢复网络标准——Zigbee网络诞生。
实际上，zigbee就是一个具有双向数据传输功能的无线自组网。而自从Zigbee诞生以来，Zigbee就逐渐成为无线传感网、无线自组网的代名词。根据Zigbee的规范，全球在北美以外地区，使用无线2.4GHz频段，无线发射功率限定为1-10毫瓦（0-10dBm）。由于无线2.4GHz频段基本上是一个视距通信频段，绕射能力差，并不太适应中国的使用环境。GWSN，格网通无线传感网，是我公司自主研发的一个基于433MHz的无线传感网。
二、无线传感网国内外研究现状
多年来，国内众多的大学、院校、生产厂家和用户加入到Zigbee的开发应用之中，Zigbee使用的领域、普及程度都有很大提高。
但遗憾的是，具有树形和网状网的Zigbee的大规模商业应用并不多见。究其原因，Zigbee点到点通信效果不能满足用户要求是主要问题。
近年来，Zigbee芯片厂家推出了一些Zigbee的简化版，如TI的Z-Accel；Microchip的MiWi；Freescale的SimpleMAC（SMAC）；Atmel的MCU Wireless等。这些简化版虽然给开发产品带来了便利，但由于未能改变使用无线2.4GHz频段的限制，通信效果并未根本改变，应用仍然受限。
另一些Zigbee应用厂家，为了改善Zigbee的通信效果，将Zigbee的无线射频功率加大，如上海顺舟的sz系列；深圳信立的WMZ系列；北京威易的MK系列等。这些产品的Zigbee通信效果有一定的改善，但由于射频功率的加大，对环境的电磁污染，以及产品耗电也加大，违背了Zigbee的初衷，并不是一个长远的发展方向。
从无线通信的原理可知，无线通信频率越低，其绕射（跨越障碍物）能力越强。长期以来，在国内室内安防领域无线通信多采用315MHz和433MHz，其原因就是315MHz和433MHz无线通信在楼内通信效果较好。在相同发射功率情况下，433MHz和2.4GHz无线通信在自由空间的通信距离相当，而在建筑物内，特别是多层高楼，433MHz无线通信效果就明显好于2.4GHz无线通信。所以，自2006年以后，国内开始出现433MHz无线自组网，其无线自组网协议多是自有协议。如上海罗迅的SmartNode；深圳畅想的PyxisMesh；北京微网高通的WiMi-net。
三、国内无线自组网的研究误区
（1）关注“路由算法”比实际组网性能更多。其实，一个再好的路由算法若不能与物理层有机的结合，不可能得到很好的实现，而国内产品的无线射频物理层芯片往往都不是定制的。（2）关注无线模块的“省电”更多于其实际产品的应用。而一个再省电的无线模块与一个根本不可能省电的传感器组合，省电功能没有意义和必要。（3）关注“网络节点容量”多于网络通信能力。让一个空中速率有限的无线模块去连通无限的节点数，当出现平均1-10字节/节点秒时，通信实际上是不能算畅通、有效。（4）关注“对等网”、“多网关”多于单网关网络的实际应用。而几乎所有的无线传感网的应用都只需要一个无线网关来进行集中管理就可以了。（5）关注“自动分配节点地址”多于节点的物理位置。而几乎所有的节点地址都需要人为绑定物理位置信息，自动地址的分配并不能带来物理位置的自动识别。（6）一味强调模块的省电能力，但所有具有网关和中继功能的节点都不可能省电使用。（7）现有骨干网已经解决了楼栋外的所有空间及远距离的连通，无线自组网应当解决低成本、低功耗的楼栋内覆盖，却要费尽心机加大无线发射功率和耗电，而不管对环境的污染以及无线电频率利用率的降低。总之，追求理论上的某一高性能，却不管实际产品的总体性价比和实用型，在国内无线自组网研究领域时有所见。
四、GWSN 433MHz无线传感网的技术路线
基本的要求：（1）借鉴zigbee的优缺点，吸收其有利于自组网组网技术的好的理念和做法，形成具有自主知识产权的“自组网、自路由、自恢复”无线组网技术的实用通信系统。（2）它可以是一个单一目标中心（目标地址）、具有自组网功能的无线网状网通信系统，同时是一个双向通信系统。单一目标中心与Zigbee的“对等”有很大的不同。“对等”是指各节点之间可以相互收发，每个节点需要知道网中其他节点的到达路径，既多目标中心。而在常规的传感器网络中，网络中的节点之间并没有应用层面上通信的需求，所有的节点都仅须与管理中心的设备进行通信，并在管理中心的管理之下才能进行工作，我们称之为单一目标中心，这是大多数传感器网络的实际应用情况。基于这样一个单一目标中心网络，其路由的计算和管理都相对简化。（3）作为一个单一目标中心网络主要由一个中心管理服务器、一个无线网关和若干各远端无线终端节点设备所组成。管理服务器通过无线网关可以发数据到无线终端节点设备，无线终端节点设备也可以发数据到网关及管理服务器。（4）一个实用的无线自组网产品的性价比还包括：射频频率、发射功率，符合国家无线电管理委员会的规范；射频发射耗电；射频接收耗电及省电能力；空中速率及一个网关下的节点容量；组网的稳定性和灵活性；产品资源占用率及路由复杂性；产品是否必须省电使用等。
基于以上的这些要求和实用性，GWSN的技术路线是：（1）选用433MHz业余无线电频段，利用其良好射频绕射能力，并且全网无线设备同频半双工工作以提高无线电频率利用率；（2）满足低功耗、微功率，射频功率选定在10-50mW，工作电流控制在DC50mA/3V以下；（3）主节点设备250个左右，射频空中速率250kbps，每节点单向空中速率约50字节/秒；（4）数据空中加密，保障较好的保密性；（5）选用性能良好的软件无线电收发一体射频芯片CCll2x，为自组网提供物理层支撑；（6）选用低成本8位CPU。在网络层的管理方面，不采用Zigbee的协议栈，因为物理层完全不一样，所以确定自主研发简约、实用，与物理层有机结合的GWT-R路由识别算法和组网方式，满足单一目标中心快速、稳定组网需求。 五、GWSN组网通信过程及机制要点
（1）网络部件。
网关：类似于Zigbee的协调点。管理全网无线终端节点，汇接各无线终端节点采集来的数据到管理中心；分发管理中心来的控制数据到各无线终端节点。通过无线通信方式与无线终端通信；通过有线通信方式与管理中心通信。网关可以管理253个主节点。
主节点：类似于Zigbee的路由节点。以自组网方式与网关通信，采集传感器、控制器或外部设备数据并上报网关及管理中心；接收网关及管理中心数据，管理传感器、控制器和外部设备。每个主节点还可以管理254个副节点。
副节点：非路由节点。以星型方式与主节点或网关通信，采集传感器、控制器或外部设备数据并上报主节点或网关及管理中心；接收主节点或网关及管理中心数据，管理传感器、控制器和外部设备。副节点可以有省电功能。全网共6.4万个副节点。
（2）组网过程
GWSN是一个基于时钟的网络，因为在一个实用的网络中，对时钟的需求无处不在，所以组网时，GWSN的网关是在管理中心的管理下才能工作。
网关上电后，首先向管理中心请求获得系统时间，在获得系统时间后才启动无线组网工作。
网关启动无线组网工作后，定时发出无线信标，在无线通信覆盖区域内的主节点在感知到网关的无线信标后，就以网关为中心由里到外，使用GWT-R路由算法，自动寻找最佳路径，逐跳（层）入网，并告知网关及管理中心该主节点的上层节点（入网）地址、接收场强和入网跳数（深度）。
主节点在入网后依据GWT-R路由算法，也定时发送无线信标，还会根据自身周围的无线通信环境按GWT-R路由算法自动调整路由（路由调整时间间隔设计为10秒），并上报网关及管理中心新的入网地址、接收场强和入网跳数。主节点在感知自己不能和上层主节点有效通信时，会自动脱离通信，按GWT-R路由算法重新寻找入网路径。主节点脱网后，它的上层主节点会及时感知到并通报给网关及管理中心。
网关和主节点存有上、下行路由表，当主节点入网或脱网时路由表自动更新。
GWSN是--+同频半双工无线网络，无线通信的碰撞在所难免。为提高通信的可靠性，GWT-R组网方式采取TDM通信和随机通信混和使用方式，用TDM通信维护路由，随机通信用于应用数据，这样既减少碰撞又提供通信效率。
（3）机制要点
GWSN网关与网内的节点通信采用一对一或广播方式。整个通信分为链路层和应用层，而基于简约的原则，通信地址并未分层，只采用链路层地址。
链路层完成链路管理，载波帧听、防碰撞重发（芯片级），控制帧的转发，进行帧的CRC校验，设备掉线识别。应用层完成设备出、入网控制，设备配置，数据和报警上传等。
各数据包的总长度为≤50字节/包。
a.地址分配与管理
网关有两个地址，一个是无线侧地址，与主节点进行通信；另一个是有线侧地址，与管理中心通信。网关无线地址：用一个字节表示，为Ox01。网关在无线一侧地址和主节点地址是统一编址的。
主节点无线地址：用一个字节表示，为2-254，地址为Ox02-0xfe。共253个。
副节点地址：1-16382，地址为0x0001-Ox3ffe，用两个字节表示。副节点地址由主节点管理，仅与所属主节点进行星型通信，地址为0x0001-0x00fe，共254个。这类地址各个主节点可以复用，全网共有64262个。
GWSN网络终端节点地址并没有使用自动分配方式，而是采用出厂默认和工程现场配置方式。在大多数实际使用当中，终端节点的物理位置是管理人员必须关心的。终端节点地址的自动分配并不能省去管理人员到现场获得其物理位置的过程，反而会因为其地址的自动变更带来管理上的不便。
b.基本通信
网关和主节点配置有路由表，可以识别、管理和自动选择通信路由。同时还配置有邻节点感知功能，可以感知网关、主节点和副节点的脱网状态，并上报。
副节点没有路由表，不能自动选择路由。副节点具有感知网关和主节点的功能，不能感知其他副节点。
c.GWT-R
GWT-R是GWSN路由算法和组网方式的统称。GWSN路由管理并未遵循某一特定的路由算法，而是结合Ad hoc路由算法和表驱动路由协议的各自有用的部分，根据链路层和网络层的实际管理需要以及整个网络稳定性和灵活性的需求自主研发的。
在整个组网方式中，跳数最少并不意味着路径最优，所以维护网络的稳定性和灵活性是两个及其重要且对立的路由指标。路由的稳定性可防止节点过度调整路由而不能正常收发应用数据；路由的灵活性可增强节点调整路由的频繁度以改变网络的深度从而增加网络的稳定性。节点在什么情况下可以调整路由，通常是根据节点现有的网络深度和接收场强来确定的。调整接收场强的路由调整阀值将直接影响网络的稳定性和灵活性（见图1）。路由调整的最短间隔时间设计为10秒。
d.通信转发
GWSN网络中的主节点担当无线通信的转发器作用，为避免无线通信碰撞，其转发的延时时间是随机的，设计为8-250ms。
e.节点脱网
主节点在“掉线确认时间（设计为30秒）”到来时仍未收到自己的上一级主节点的“通信标识”，将认为自己与上一级主节点已经脱离通信，将退出工作状态，重新寻找路由。
主节点在“掉线确认时间（设计为45秒）”到来时仍未收到自己的下一级主节点或所属副节点的“通信标识”，将认为自己的下一级主节点或所属副节点已经脱离通信，将上报“设备撤销”给管理中心。
六、GWSN的实用性能及存在的问题
（1）工厂内测试
表1是在工厂环境下对GWSN通信状况的测试分析。
基本测试环境及要求：频率433.199MHz；设计发射功率为10毫瓦（10dBm）；四分之一波长鞭天线；空中速率250kbps；数据包字节数小于等于35字节；数据空中加密传送；数据收发无差错。
虽然测试看似有定量的数据，然而实际上这仍然只是一个数量级别上的趋势。因为就工厂环境来说，一个250kbps速率的短数据无线通信来说，一包数据的发送时间不会超过3ms，测量的准确度有限。
（2）实际用户使用情况
从2008年起，GWSN的相关产品格网通“节能管理网络系统”、“能耗采集无线网络系统”开始在用户安装使用。表2对2011年至2012年期间使用GWSN"节能管理网络系统”和“能耗采集无线网络系统”的43个用户的网络通信状况做了统计分析。其中单个网络最大网络深度达13跳，最多节点数近200个。
（3）GWSN存在的问题及改进方向
a.硬件成本。GWSN 433MHz无线传感网射频模块与zigbee射频模块在硬件成本上并无数量级上的优势，除非将网络协议一并集成到射频芯片中。b.工厂研发更注重实用性，但简约的自有组网协议规范性较差，不像Zigbee标准更易让用户接受。自有组网协议需要得到院校的支持来完善。c.由于采用同频半双工和随机通信工作方式，通信的碰撞在所难免，这是造成数据丢包的主要原因。原有射频芯片的防碰撞重发机制并不完善，需要再增加“链路层数据未收到重发机制”。d.虽然无线433MHz比2.4GHz通信绕射能力好，但实用中GWSN 433MHz无线传感网节点楼层间通信绕射能力并不富裕，建议将射频发射功率再提高3dB，即达到20毫瓦，实用性更佳。e.GWSN的数据空中加密并不符合规范，这在一些对数据加密敏感的用户环境不宜采用。￡无论是GWSN还是zigbee，无线多跳自组网都存在数据传输延时长的特点，在一些对数据传输延时要求高（100ms级以内）的自动化控制系统并不适宜。
七、结束语
433MHz无线传感网是近几年来才面世的新的无线通信系统，其性能还有待进一步完善，自有组网协议及其测试也有待更加规范和严谨。但它仍不失为一个很有发展空间的通信系统，具有广阔的实际应用前景。