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怎么规划低本钱的sub-GHz无线接入操控物联网
安全性和拜访操控是重视的物联网体系规划的两个要害范畴，但在履行的本钱明显的应战。本文着眼于为运用的sub-GHz ISM频段，如Z-波坚持低本钱安全的无线门禁体系的规划方案。
在不受监管的ISM(工业，科学，医学)无线频段是十分盛行的各类运用。子GHz频段在868兆赫在欧洲和915兆赫，在美国特别盛行，多为施行本钱相对较低。
作业在这些频段具有许多长处，首先是规模。这些RF频带的浸透是明显善于更高ISM频带在2.5和5GHz，这给在拜访操控体系的开发规划有更多的挑选。
更长的规模可认为更长的电池寿数进行买卖的较少的功率是用来做一个链接。企图树立一个链路，在该规模的最远规模或经过的门或壁能够要求明显更多的功率。约束的规模内，然后给出一个更长的电池寿数，或答运用更短的规模内运用较小的电池，减轻了尺度和整个体系的本钱。最新的射频规划技能和制作技能也很好，在这些频率承认。这意味着低本钱CMOS技能可用于收发信机，添加部件的整合在单个设备中，并进一步降低本钱。由于许多这些收发器
还能够在作业于相同的ISM频带简略的无线传感器规划中运用，也有刻度的一个优点便是进一步使本钱下降。
但是，也有缺陷。这些乐队都十分受欢迎，因而也特别拥堵。这意味着更多的重视具有其他体系付出搅扰。这或许意味着公司将不得不有更广泛的维护频带上的信道或不用完成跳频协议，一向没必要曩昔。这也是这有必要是安全的，例如拜访操控和楼宇主动化，以避免两边无意搅扰和成心篡改体系的开发是一个应战。射程更远带来巨大的优点，但阻拦信号的危险添加。这些能够被解码，以供给接入码或仿制和再播送。该副本能够被用作一个人在这方面的中间人进犯来拜访更宽的体系，或从头播送在稍后的时刻，让在入侵者。
这导致了需求进一步的安全技能，如加密和一次性码，要加入到相对简略的体系规划。
一些零部件供货商，如Sigma Designs公司和Semtech公司，现已开发了自己的协议，在这些ISM频段，以处理拜访操控和篡改的应战，但仍有可用于构建低本钱，低功耗，远距离收发器从头这种体系封装开发自己的专业知识和知识产权。
Silicon Labs的Si4455是可与资料很少的外部清单(BOM)结合20引脚3×3毫米封装尺度的sub-GHz收发器计数既节约空间和本钱效益。在+13 dBm的输出功率和灵敏度-116 dBm的答应更长的作业规模，而18毫安TX(10 dBm的)以及10 mA RX和40 nA的待机低功耗使得电池寿数的权衡，电池的巨细和规模。
图Si4455由Silicon Labs公司
图1：来自Silicon Labs的该Si4455供给一个收发信机在一个3×3毫米封装。
经过从天线到GPIO或SPI接口彻底整合一切部件，收发器是简略规划到体系中，而且一切的数据包的处理，包含前同步码，同步字检测和CRC是由芯片处理，以进一步简化了开发。这是由Silicon Labs的无线开发套件(WDS)的用户界面软件，供给简化的编程选项广泛的在一个易于运用的格局，导致更快和更低的危险开发的运用程序协助。而最大的数据速率是500千比特/秒，这是很简单足以存取操控体系，即便额定的一次性码和加密，有必要运用。
但是，并非一切的部件，如晶体振荡器，电源操控器或平衡不平衡转化器滤波器可被集成到一个硅芯片，一个这样的模块能够是一个快速简洁的办法，以无线元件添加到拜访操控规划。 Microchip的外表贴装收发器模块的MRF89XAM9A集成晶体，内部稳压器，匹配电路和PCB天线。
MRF89XAM9A从Microchip的图画
图2：从微芯片MRF89XAM9A结合了一切需求的拜访操控硬件的元素。
运用一个集成模块规划，开释由粗放型射频和天线规划以及法规遵照性测验的开发，然后缩短上市时刻。这答应开发者将模块制品内，它不需求针对人为辐射或RF发射器的法规测验。但是，为了坚持一致性，也有有必要考虑为美国和加拿大的特定设置。
跟着一个全面的测验模块，完成了硬件，软件的开发变得愈加重要。该MRF89XAM9A模块与Microchip的的MiWi开发环境的软件栈兼容。该软件仓库可免费下载，包含源代码，并答应体系能够快速树立起来。
其它供货商现已整合自己的协议进入收发器供给强健的链接进行拜访操控。
从Semtech公司的SX1232是一个彻底集成的ISM频段收发器在868 MHz频段在欧洲和915 MHz频段的运用，在美国用最少的外部元件的优化。它供给了高链路预算和低电流耗费的组合在一切操作形式处理FSK，GFSK，MSK，GMSK和OOK调制。 143 dB的链路预算由低噪声的CMOS接纳器前端和高达20 dBm的发射输出功率到达。一对内部功率放大器供给，答应或许彻底规范运作安稳的RF功用，或许完成最佳功率直供衔接。这使得它适用于任何运用程序搭载碱性电池化学组成和超长的电池运用中运用锂电池化学品，依据拜访操控的用例需求。
该SX1232包含一个数据包引擎和尖端音序器，能够用一个64字节FIFO用于主动数据包传输，接纳和承认的整个进程，而不会发生常见的许多收发器，装备片上微操控器消费罚款。的集成减少了外部物料清单到被迫去耦和阻抗匹配组件，并使其合适于拜访操控运用需求安稳和安稳的RF功用在设备的整个作业规模内降低到1.8V。
升特SX1232的图
图3：Semtech公司规划了SX1232专门为牢靠的RF衔接的大链路预算。
该SX1232是为需求高灵敏度的运用和低的接纳电流。耦合数字状态机的RF前端能够在5×5mm的QFN 24引脚封装供给143分贝(-123 dBm的灵敏度与20 dBm的噘一同)链路预算。低中频架构是成心在子GHz ISM频段中运用的低沉制指数和窄波段操作最优化。一对σ-δ模数转化器处理从低IF的数据转化，以在数字域中履行一切随后的信号处理和解调。数字状态机也操控主动频率校对(AFC)，接纳信号强度指示器(RSSI)，以及主动增益操控(AGC)。
Sigma Designs公司结合了其Z-波收发器和操控器到一个单一的体系级封装(SiP)模块。所述ZM5101结合的Z波SD3502的SoC(具有内置微操控器和Z波RF收发器)的单个8毫米×8毫米的模块用于小型，单个微操控器的产品，如拜访内，晶体，和无源RF组件操控。它供给了数据传输速率高达100 kbit / s的具有128 KB闪存和16 KB的SRAM用于代码，以及硬件辅佐频率捷变，使模块从喧闹的信道切换客场的三个人一个没有通讯或软件开支。 1微安的极低睡觉电流地址为更长的电池寿数的不断增加的需求，而128位AES引擎支撑的需求加密的链接。
这是或许的经过Z-Wave协议，这已被界说在运用层，而且经过运用在ITU-T G.9959 PHY和MAC，即由Z-Wave联盟坚持的国际规范的归纳认证项目。这种选用低功耗低于1 GHz的射频协议，并网状拓扑结构中。
从这样做的首要优点是，互操作性是在运用层构建的，所以有很多种，将共同努力设备。这使得更简单树立一个安全运用权操控体系，其衔接到其他设备如PC，平板电脑或智能手机。网络的网格体意味着在一Z波网络的每个设备能够中继信号到其他设备，这能够使网络很简单地扩展，乃至更强健与更多衔接的设备进行。高达232 Z-Wave的设备能够衔接到Z – Wave的纽带。 Z-Wave是十分合适家庭和小型企业。
该协议还向上延伸进入该网络与Z洁具IP网关参阅规划。这使得每个Z-Wave的设备 – 比如一个锁或拜访操控器 – 有一个仅有的IP地址，而且能够支撑IP才能的运用程序。该ZIPR IP网关，然后处理一切的在家用路由器处理家用电脑和互联网之间的通讯方法相似Z-Wave和Z-波的IP之间的通讯。
定论
广泛的挑选存在拜访操控规划在的sub-GHz ISM频段。从超低功耗单收发器规范模块，多达专有协议，规划人员能够运用的RF链路的规模权衡的时刻将产品推向市场，规划的复杂性，电池寿数和功用具有广泛的功用。
