如何为物联网构建远程、低功耗无线网络

2074808 2022-11-28 | pdf | 312.79KB | 次下载 | 免费

资料介绍

在不受管制的 sub-GHz 频段中创建链接对工业应用的物联网 (IoT) 系统开发人员的吸引力越来越大。32 位或 8 位低成本微控制器与高性能 sub-GHz RF 收发器的组合为设计有效的远程节点开辟了机会。这通过减少所需网关设备的数量并允许更轻松地扩展 IoT 部署来降低成本。在不受管制的 sub-GHz 频段中创建链接对工业应用的物联网 (IoT) 系统开发人员的吸引力越来越大。32 位或 8 位低成本微控制器与高性能 sub-GHz RF 收发器的组合为设计有效的远程节点开辟了机会。这通过减少所需网关设备的数量并允许更轻松地扩展 IoT 部署来降低成本。设计人员还可以降低范围或数据速率，以提供更长的电池寿命，在某些情况下可达 20 年。这可以显着降低在可能具有数万个节点的工业网络中更换电池的运营成本。在不显着增加运营成本的情况下添加更多节点的能力是此类 sub-GHz 设计的一个令人信服的理由。设计人员还可以降低范围或数据速率，以提供更长的电池寿命，在某些情况下可达 20 年。这可以显着降低在可能具有数万个节点的工业网络中更换电池的运营成本。在不显着增加运营成本的情况下添加更多节点的能力是此类 sub-GHz 设计的一个令人信服的理由。网络架构师之前一直青睐 2.4 GHz 频段，因为该频段具有 Wi-Fi、蓝牙、6LoPAN 和 ZigBee 等标准化协议，并提供软件和应用程序支持。然而，具有高性能 32 位 ARM 微处理器内核的 sub-GHz 设备日益复杂，这使得芯片制造商能够为设备提供更多支持，甚至包括实时操作系统。同时，独立收发器包含其自身的 sub-GHz 协议控制器内核，可与低成本外部控制器一起使用，为物联网节点提供经济高效的无线链路。这为节点设计人员在架构和实施方面提供了巨大的灵活性，以实现范围、功耗和数据速率的最佳平衡。网络架构师之前一直青睐 2.4 GHz 频段，因为该频段具有 Wi-Fi、蓝牙、6LoPAN 和 ZigBee 等标准化协议，并提供软件和应用程序支持。然而，具有高性能 32 位 ARM 微处理器内核的 sub-GHz 设备日益复杂，这使得芯片制造商能够为设备提供更多支持，甚至包括实时操作系统。同时，独立收发器包含其自身的 sub-GHz 协议控制器内核，可与低成本外部控制器一起使用，为物联网节点提供经济高效的无线链路。这为节点设计人员在架构和实施方面提供了巨大的灵活性，以实现范围、功耗和数据速率的最佳平衡。例如，On Semiconductor的例如，On Semiconductor的AX5243AX5243是一款单芯片、超低功耗、窄带收发器，适用于 27 至 1050 MHz 的频段。片上收发器集成了带调制器和解调器的 RF 前端，以及嵌入式通信控制器中的基带处理，可通过 SPI 接口实现用户友好的通信。它采用适用于低功耗设计的 1.8 V 至 3.6 V 电源供电，工作温度范围为 -40°C 至 85°C。是一款单芯片、超低功耗、窄带收发器，适用于 27 至 1050 MHz 的频段。片上收发器集成了带调制器和解调器的 RF 前端，以及嵌入式通信控制器中的基带处理，可通过 SPI 接口实现用户友好的通信。它采用适用于低功耗设计的 1.8 V 至 3.6 V 电源供电，工作温度范围为 -40°C 至 85°C。图 1：ON Semiconductor 的 AX5243 通过其集成控制器支持多种调制方案。图 1：ON Semiconductor 的 AX5243 通过其集成控制器支持多种调制方案。与 2.4 GHz 频段不同，频段、调制方案和最终数据速率的选择都会对设计中的功耗产生重大影响。收发器使用 7 至 48 mA 的电流以 868 MHz 载波频率传输，或使用 4 至 51 mA 的电流以 169 MHz 传输，具体取决于输出功率。在接收操作中；它在 868 MHz 载波频率时使用 9 - 11 mA，在 169 MHz 时使用 6.5 - 8.5 mA。与 2.4 GHz 频段不同，频段、调制方案和最终数据速率的选择都会对设计中的功耗产生重大影响。收发器使用 7 至 48 mA 的电流以 868 MHz 载波频率传输，或使用 4 至 51 mA 的电流以 169 MHz 传输，具体取决于输出功率。