Sub-GHz無線通信技術(shù)，打造LPWAN的“最優(yōu)解”

無線通信是指利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信技術(shù)。近些年來，從便捷的手機通信到智能互聯(lián)的家居系統(tǒng)，再到“萬物互聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)時代，無線通信技術(shù)都以其無處不在的身影，展現(xiàn)出了強大的生命力和無限的可能性。

其中，Sub-GHz是一種工作在1GHz以下頻段的無線通信技術(shù)，由于其頻率較低、波長較長，因此Sub-GHz與工作在2.4GHz頻段中的Wi-Fi和藍牙等無線通信技術(shù)相比，可實現(xiàn)更低的運行功耗、更遠的傳輸距離和更為穩(wěn)定的通信質(zhì)量，更適合應(yīng)用在智能抄表、工業(yè)自動化與街道照明等低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)場景之中。

Sub-GHz無線組網(wǎng)方案有何優(yōu)勢？

此前，由于Sub-GHz組網(wǎng)方案所采用的通信模式多被局限于點對點通訊的框架內(nèi)，雖然通信便利但功能相對單一，難以滿足多個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的“互聯(lián)”需求。同時，LoRaWAN、Wi-SUN等協(xié)議雖然提供了強大的組網(wǎng)能力，但協(xié)議本身具備較高的復(fù)雜度且需要一定的設(shè)施成本，限制了其普及的程度。

因此，市面上迫切地需要一種既能滿足基本組網(wǎng)通信需求，又具備易于部署、易于維護和輕量化特性的Sub-GHz組網(wǎng)方案，而華普微作為中國本土發(fā)展了二十年的Sub-GHz無線射頻芯片原廠，則可完美解決這一市場需求。

以其Sub-GHz無線組網(wǎng)演示方案為例，該方案支持的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星形拓撲和擴展星形拓撲，不僅具備傳輸距離遠的特性，還可輕松構(gòu)建由成百上千個終端節(jié)點所組成的低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)。

Sub-GHz無線組網(wǎng)演示方案及其網(wǎng)絡(luò)拓撲

如上圖所示，在華普微Sub-GHz無線組網(wǎng)演示方案中，共包括一個中心節(jié)點和九個終端節(jié)點（需要增加傳輸距離時可酌情增加中繼節(jié)點）。在開機時，首先需要通過中心節(jié)點輸入AT指令（AT+FORMNET=,）創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，隨后設(shè)置允許終端節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)加入網(wǎng)絡(luò)的AT指令(AT+PJOIN=)。

各個終端節(jié)點可通過輸入AT指令（AT+JOINED=,或AT+JOINSLP=,）與中心節(jié)點進行組網(wǎng)，無需編程、上手即用。此外，已與中心節(jié)點組網(wǎng)成功的終端節(jié)點會自動儲存連接信息，在下一次開機時會自動與中心節(jié)點進行組網(wǎng)，方便快捷。

Sub-GHz無線組網(wǎng)演示方案

終端節(jié)點在接入網(wǎng)絡(luò)時，可以根據(jù)實際需求輸入對應(yīng)的AT指令（AT+JOINED=,或AT+JOINSLP=,）被配置為“工作”模式或“休眠”模式。

“工作”模式下，終端節(jié)點將持續(xù)保持活躍狀態(tài)，與控制中心進行實時的雙向通信，適用于煙霧報警器、氣象監(jiān)測站及其他需要持續(xù)監(jiān)控的組網(wǎng)場景。如終端節(jié)點需要退網(wǎng)，輸入AT指令（AT+LEAVE）即可，同時終端節(jié)點將會消除與中心節(jié)點之間儲存的連接信息。

例如：在樓宇自動化領(lǐng)域 ，由于樓高墻多，Sub-GHz無線組網(wǎng)演示方案可完美發(fā)揮自身遠距離傳輸與穿墻能力強等優(yōu)勢，為各個樓層的煙霧報警器（終端節(jié)點）與控制中心進行實時雙向通信提供堅實的保障，為樓宇安全保駕護航。

“休眠”模式下，終端節(jié)點會按照設(shè)定好的上報時間，根據(jù)自身所擁有的感知功能定期向控制中心傳輸溫度、氣壓與距離等數(shù)據(jù)信息，且終端節(jié)點只有向控制中心進行傳輸時才會被短暫喚醒，其余時間則保持著休眠狀態(tài)，可極大地提升終端節(jié)點的電池壽命。

例如：在大范圍的智能抄表領(lǐng)域中 ，通過采用Sub-GHz無線組網(wǎng)方案，可為各個家庭戶下水表/電表/燃氣表（終端節(jié)點）設(shè)定合適的上報時間，將用水/用電/用氣的數(shù)據(jù)信息定時傳輸至控制中心，可極大地簡化電力公司的人力抄表成本、提高能源利用效率。

此外，終端節(jié)點與中心節(jié)點在組網(wǎng)成功后，除自行上傳數(shù)據(jù)外，亦可手動上傳，只需輸入AT指令（AT+SEND=,）即可。

產(chǎn)品推薦：高性能Sub-GHz射頻收發(fā)模塊RFM23A020

RFM23A020是一款高性能、高集成度、高性價比與支持遠距離通信的無線射頻收發(fā)模塊，支持1.8V到3.8V寬電壓輸入，并提供多個通用IO，可進行自由度極高的多方位開發(fā)。此外，RFM23A020還擁有著高達20dBm的發(fā)射功率，極大地提升了應(yīng)用的鏈路性能。

RFM23A020典型應(yīng)用電路

RFM23A020產(chǎn)品特性

• 超強的抗干擾能力，適合復(fù)雜干擾環(huán)境的情景使用
• 工作頻率：868MHz，915MHz
• 調(diào)制方式：OOK,(G)FSK,(G)MSK,OQPSK
• 電壓范圍：1.8V 至 3.8V
• 接收靈敏度：-118dBm @868MHz、2.4kbps、GFSK
• 發(fā)射電流：77mA @20dBm, 868MHz, 73mA @20dBm, 915MHz
• 接收電流：5mA
• 靜態(tài)電流：1.2uA

值得一提的是，RFM23A020采用了DSSS技術(shù)，具備著超強的抗干擾能力，尤其適合在復(fù)雜干擾環(huán)境的情景使用，是智能家居、安防、照明、樓宇自動化和計量等Sub-GHz“物聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用的理想解決方案。

展望未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷普及和深化，我們相信，Sub-GHz無線通信技術(shù)必將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為我們的生活帶來更加便捷、智能和綠色的體驗。

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審核編輯 黃宇