Пока Wi-Fi , Bluetooth и другие Технологии 2,4 ГГц Сегодня беспроводная технология, работающая в диапазонах более низких частот, занимает лидирующие позиции в области связи малого радиуса действия, завоевывая свою собственную нишу в обширной области Интернета вещей (IoT) благодаря своим незаменимым преимуществам. Беспроводные модули Sub-1GHz (сокращенно Sub-G) , во многом похожие на свободную «пригородную скоростную автомагистраль», резко контрастируют с перегруженной «центральной городской магистралью» диапазона 2,4 ГГц, становясь основой для достижения широкополосного подключения к Интернету вещей благодаря своим исключительным характеристикам большой дальности и низкого энергопотребления.

• Понимание модулей Sub-G

Модули Sub-G (сокращение от Sub-1 GHz modules) — это беспроводные радиочастотные модули, работающие в нелицензируемых диапазонах частот ISM ниже 1 ГГц (например, 169 МГц, 315 МГц, 433 МГц, 470 МГц, 868 МГц, 915 МГц, 920 МГц и т. д.).

Их технические преимущества основаны на фундаментальных физических принципах: чем ниже частота, тем меньше потери при распространении радиоволн и тем сильнее их дифракционная способность. Это позволяет модулям Sub-G легко достигать километровых расстояний связи и обладать высокой способностью преодолевать препятствия и проходить сквозь стены, что делает их особенно подходящими для развёртывания в сложных условиях и для приложений Интернета вещей, требующих широкомасштабного покрытия.

• Структуры топологии сети

Модули Sub-G поддерживают гибкие сетевые архитектуры, позволяющие адаптироваться к постоянно меняющимся сценариям применения.

Звездообразная топология: Все конечные узлы напрямую взаимодействуют с центральным шлюзом или концентратором. Он отличается простой структурой и очень низким энергопотреблением, что делает его предпочтительным выбором для LoRaWAN и множество фирменных протоколов, идеально подходящих для крупномасштабных приложений, таких как интеллектуальный учет и мониторинг окружающей среды.
Топология «точка-точка»: Устанавливает прямое соединение между двумя устройствами. Простое и прямое, с низкой задержкой, часто используется для удалённого управления и прозрачной передачи данных.
Топология сетки: Каждый узел может выступать в роли ретранслятора, автоматически формируя сеть и передавая данные. Это может значительно расширить покрытие сети, что подходит для областей, где развёртывание шлюза затруднено, но требуется широкое покрытие.

• Основные радиочастотные технологии и чипы

Реализация модулей Sub-G основана на их базовых чипах и протоколах связи, которые в основном делятся на следующие категории:

LoRa (дальняя радиосвязь)
Это одна из наиболее представительных технологий. Она использует технологию Chirp Spread Spectrum (CSS), обеспечивающую сверхбольшую дальность связи при очень низком энергопотреблении и чрезвычайно высокую чувствительность приёмника, что значительно улучшает бюджет канала связи и помехоустойчивость.

Типичные чипы: Semtech SX1276 , SX1262 ряд.

Проприетарные протоколы (частные протоколы)
Производители микросхем выпускают базовые микросхемы радиочастотных приёмопередатчиков, на основе которых разработчики могут настраивать собственные протоколы. Такой подход обеспечивает контролируемую стоимость и высокую гибкость.

Типичные чипы: Texas Instruments (TI) CC1310 , CC1312R , CC1352R , CC1352P , CC1352P7 , CC1354P10 , серия Si446x от Silicon Labs.

RF-star также поставляет CC1310( РФ-СМ-1077Б1 / РФ-СМ-1077Б2 ), CC1312R( РФ-СМ-1277Б1 / РФ-СМ-1277Б2 ), CC1352R( RF-TI1352B1 ), CC1352P( RF-TI1352P1 ), CC1352P7( RF-TI1352P2 ) ,CC1354P10( RF-TI1354P1 ）

Wi-SUN (беспроводная интеллектуальная повсеместная сеть)
Это открытый стандартный протокол, основанный на стандартах IEEE 802.15.4g, известный своими мощными возможностями самоформирования и самовосстановления ячеистых сетей, а также высокой масштабируемостью. Он отлично подходит для приложений Интернета вещей, требующих масштабируемости, высокой надежности и частого обмена данными между устройствами, таких как инфраструктура усовершенствованных измерений (AMI) и интеллектуальное распределение электроэнергии.

Представительные чипы: TI CC1312R , CC1352R , CC1352P , CC1352P7 , CC1354P10 и другие серийные микросхемы с мощностью передачи +20 дБм являются идеальной аппаратной основой для построения сетей Wi-SUN.

См. RF-звезда Беспроводные модули Sub-G список: CC1312R( РФ-СМ-1277Б1 / РФ-СМ-1277Б2 ), CC1352R( RF-TI1352B1 ), CC1352P( RF-TI1352P1 ), CC1352P7( RF-TI1352P2 ), CC1354P10( RF-TI1354P1 ）

Другие стандартные протоколы
Включая Sigfox (сверхузкополосная технология), беспроводной M-Bus (европейский стандарт для интеллектуальных счетчиков), Z-Wave (протокол умного дома) и т. д., каждый из которых играет важную роль в определенных областях применения.

• Основные характеристики модулей Sub-G

Сверхбольшое расстояние передачи: При той же мощности передачи дальность связи значительно превышает возможности технологий 2,4 ГГц, легко покрывая расстояния в несколько километров.

Высокая проникающая способность и дифракционная способность: Низкочастотные сигналы могут эффективно обходить или проникать сквозь препятствия, такие как здания и растительность, обеспечивая стабильную работу в сложных условиях.

Сверхнизкое энергопотребление: Многие протоколы оптимизированы для работы от аккумулятора и в сочетании с режимами глубокого сна позволяют продлить срок службы аккумулятора устройства на годы или даже более десятилетия.

Высокая степень защиты от помех: Диапазон Sub-G далек от перегруженных диапазонов, таких как Wi-Fi и Bluetooth, и характеризуется низким уровнем окружающего шума, что делает каналы связи очень надежными.

Большая емкость сети: Благодаря различным сетевым архитектурам, таким как топология «звезда», один шлюз может подключаться к десяткам тысяч или даже сотням тысяч конечных узлов, что упрощает масштабное развертывание.

Отличная совместимость (В частности, для стандартных протоколов, таких как Wi-SUN): Придерживаясь глобально унифицированных открытых стандартов, устройства от разных производителей могут беспрепятственно получать доступ к одной и той же сети, разрушая экосистемные барьеры.

• Типичные сценарии применения

Умные города и коммунальные услуги: Включая удаленное считывание показаний интеллектуальных счетчиков воды, электроэнергии и газа, интеллектуальное управление уличным освещением, интеллектуальную парковку и мониторинг городской окружающей среды, что представляет собой наиболее классическую область применения модулей Sub-G.
Умное сельское хозяйство и животноводство: Обеспечение мониторинга влажности почвы на полях, сбора метеорологических данных, интеллектуального управления орошением и отслеживания местонахождения скота.
Промышленный Интернет вещей (IIoT): Используется на обширных заводских территориях или в шахтах для мониторинга состояния оборудования, отслеживания активов и контроля безопасности трубопроводов.
Умный дом и безопасность: Обеспечивает стабильное покрытие по всему дому для таких устройств, как умные дверные замки, датчики открытия дверей/окон и дыма, с высокой проникающей способностью сигнала. Протокол Z-Wave широко используется в умных домах за рубежом.

• Решения RF-star Sub-G Module

Технология RF-star предлагает серию надежных и проверенных модулей Sub-G. Их преимущества в области аппаратного обеспечения и интеграции значительно упрощают процесс разработки продуктов.

Богатый дизайн упаковки
Модули RF-star выпускаются в стандартизированных корпусах SMD с отверстиями для штамповки различных размеров, что делает их очень удобными для встраивания в различные конструкции. Этот интегрированный корпус SMD упрощает крупносерийное производство с использованием автоматизированных монтажных машин, существенно повышая эффективность производства и обеспечивая единообразие продукции.

Гибкие варианты антенн
Модули RF-Star Sub-G предлагают различные способы подключения антенн, отвечающие различным требованиям к конструкции изделия. Для устройств, требующих встроенных антенн, антенна на печатной плате модуля удобна и экономична. Для приложений, требующих оптимальных радиочастотных характеристик, модуль оснащён интерфейсом IPEX стандартного поколения, позволяющим легко подключать внешние стержневые или гибкие антенны, предоставляя инженерам максимальную гибкость проектирования.

Надежность Plug-and-Play
Выбор модулей RF-Star Sub-G избавляет разработчиков от необходимости вкладывать значительные средства и усилия в проектирование сложных радиочастотных схем, а некоторые модули также поддерживают собственные прозрачные протоколы передачи данных. Эти критически важные и трудоёмкие этапы были выполнены на уровне модулей, что гарантирует быстрый вывод на рынок готовых продуктов с превосходной стабильностью и надёжностью связи.

Поддержка богатого интерфейса
Модули RF-Star Sub-G предоставляют полный набор аппаратных интерфейсов для простой системной интеграции, включая, помимо прочего, UART, SPI, I2C и другие стандартные интерфейсы. Обширные интерфейсные ресурсы удовлетворяют потребности большинства узлов Интернета вещей в подключении.

Платформа, совместимая с несколькими протоколами
Некоторые модули RF-Star Sub-G поддерживают одновременную работу в двух режимах (2,4 ГГц + Sub-G), а также различные протоколы связи, такие как Wi-SUN и фирменные протоколы. Одна и та же аппаратная платформа может адаптироваться к различным требованиям рынка и приложений, оставляя достаточно места для будущих обновлений продукта и расширения функций.

• Резюме и перспективы

В нынешнюю эпоху всё более диверсифицированных потребностей в подключении к Интернету вещей модули Sub-G стали незаменимой частью широкополосных приложений Интернета вещей благодаря своим комплексным преимуществам в области дальности связи, энергопотребления, проникающей способности и стоимости. Разнообразные высокопроизводительные модульные решения, предлагаемые RF-Star, продолжают расширять возможности разработчиков, значительно снижая барьеры для исследований и разработок и расширяя границы «Интернета всего».