什么類型的短距離無線？

“短程無線”這個綽號涵蓋了廣泛的技術(shù)，包括WLAN，藍(lán)牙，ZigBee和專有無線技術(shù)。選擇哪一個取決于下面概述的兩個重要考慮因素。

許可與未許可

可能首先考慮的是使用未經(jīng)許可還是許可的頻譜。當(dāng)然，許可頻譜不是免費的，而是提供了幾乎不受干擾的無線電環(huán)境的保證 - 幾乎是免費的，因為人們永遠(yuǎn)無法解釋流氓用戶，盡管可以通過當(dāng)?shù)仉娦疟O(jiān)管機構(gòu)進(jìn)行追索。許可頻段通常允許比未許可部分更高的輸出功率，這可以增加無線電鏈路的范圍。

頻譜的未經(jīng)許可部分，通常稱為ISM（工業(yè)，科學(xué)，醫(yī)療）頻段，一旦對輸出功率，雜散發(fā)射等進(jìn)行某些規(guī)定，就可以自由訪問無線電頻譜。都滿足了。雖然確實有越來越多的用戶在未經(jīng)許可的頻段，包括漫游WLAN用戶，藍(lán)牙，ZigBee和其他節(jié)點，但其中大部分集中在全球2.4 GHz和5.8 GHz ISM頻段。通過采用藍(lán)牙和ZigBee中使用的干擾恢復(fù)方案，即分別跳頻和擴頻，可以在這些擁擠的頻段中工作。或者，可以在subGHz頻段中工作，由于全球頻段的不均勻性，這些頻段的使用較少。表 1 匯總了低于 1 GHz 的全球免許可頻段。

范圍

要考慮的第二個重要問題是范圍要求。較低的頻率往往會提供更好的范圍，因此許多計量公司出于這個原因正在尋求頻譜的subGHz區(qū)域。當(dāng)水表可以埋在混凝土下時，這一點尤其重要，例如水表或遠(yuǎn)程儀表和收集器節(jié)點之間有障礙物的情況。

ZigBee旨在通過采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)來繞過2.4 GHz固有的不良傳播質(zhì)量，在該網(wǎng)絡(luò)中，流量可以通過多個節(jié)點跳躍到達(dá)其端點。如圖 2 所示。然而，這需要部署一定密度的節(jié)點來利用這種“多跳”，并且不能克服地下電表問題，因為路徑損耗可能太高，路徑中的下一個節(jié)點無法正確接收。許多ZigBee制造商試圖通過提供允許外部功率升壓級的參考設(shè)計來減少這個問題，但代價是電流消耗增加。

圖2.計量應(yīng)用中的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

許多射頻工程師使用確定性雙射線模型（DTR）來估計視線場景的通信范圍。這可以用作與其他解決方案進(jìn)行比較的基準(zhǔn)數(shù)字。例如，使用ADI公司的ADF7021（sub-GHz RF收發(fā)器），無需外部升壓級即可以+13 dBm或20 mW輸出。在 4.8 kbps 時，靈敏度為 –119 dBm，假設(shè)單位增益天線，則總鏈路預(yù)算為 132 dB。天線高度分別為 3 m 和 1 m，以模擬典型安裝，理論范圍為 3.4 km。這與使用ADF3測得的2.7021 km視距范圍非常吻合。當(dāng)然，墻壁和天花板會引入更多的路徑損耗，通常墻壁的損耗為10至15 dB，地板的損耗為12 dB至27 dB，具體取決于所使用的材料。即使插入40 dB損耗以考慮通過墻壁和天花板的傳播損耗，使用ADF200也能提供約7021 m的范圍，這對于大多數(shù)住宅來說應(yīng)該足夠了，無需中繼器。

無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

一些計量公司正在研究網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，特別是ZigBee的使用，以克服2.4 GHz下描述的一些傳播問題，并提供自我修復(fù)的元素，因為流量可以在故障或不活動節(jié)點周圍重新路由。迄今為止，在計量應(yīng)用中實施無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的公開案例很少。

然而，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要中等規(guī)模的部署，以充分利用其開發(fā)人員吹捧的自我修復(fù)特性，這在某些拓?fù)錀l件下可能代價高昂。

或者，星形網(wǎng)絡(luò)提供更簡單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并允許使用動態(tài)功率縮放等功能，其中數(shù)據(jù)集中器節(jié)點可以指示遠(yuǎn)程單元在接收器接收到過多信號強度時回退其輸出功率。這類似于在蜂窩系統(tǒng)中所做的，并且具有降低共同干擾水平（在自己的系統(tǒng)之間）的優(yōu)點，并且由于信號電平較低，電池壽命也可能延長。這種方法被認(rèn)為很難在分布式網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)。對于遠(yuǎn)程設(shè)備需要連接到數(shù)據(jù)集中器節(jié)點的萬用計量應(yīng)用，星形網(wǎng)絡(luò)看起來很有吸引力，因為不需要中繼器節(jié)點的額外成本。

電池壽命

通過定期打開設(shè)備電源并將其余時間用于超低功耗，可以顯著延長短程設(shè)備系統(tǒng)的電池壽命。例如，ADF7021擁有100 nA的省電電流。雖然標(biāo)題接收和發(fā)送電流消耗數(shù)字對于估計系統(tǒng)的平均電池壽命很重要，但確保無線電分階段高效上電以最小化平均電流消耗也很重要。像Tadiran這樣的電池公司聲稱，他們的混合動力電池可以延長20年的電池壽命，因此節(jié)省的每一微庫侖對于實現(xiàn)多年運行都很重要。

總結(jié)

對于已經(jīng)為AMR推出骨干通信網(wǎng)絡(luò)并希望通過連接到住宅環(huán)境中的其他電表（如燃?xì)獗砗退恚﹣砝矛F(xiàn)有投資的公用事業(yè)公司來說，萬用計量系統(tǒng)似乎是一個有吸引力的解決方案。短距離無線，特別是sub-GHz無線，看起來非常適合這種解決方案，并引起了全球計量公司的極大興趣。ADI公司的ADF7021能夠在85 MHz至940 MHz范圍內(nèi)工作，因此只需極少的硬件和軟件更改即可在全球范圍內(nèi)用作解決方案。此外，其一流的靈敏度有助于實現(xiàn)范圍，即使遠(yuǎn)程單元被混凝土墻壁和地板擋在收集器節(jié)點的視線之外。有關(guān)更多信息，請訪問ADI公司網(wǎng)站上的ADF7021產(chǎn)品頁面。

審核編輯：郭婷