为物联网而生的Sub 1GHz无线技术解读.doc

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1、为物联网而生的Sub1GHz无线技术解读　　物联网（IoT）的范畴极广，而物联网的运作需要有线、无线通讯为支撑，以家庭而言，需要Wi-Fi、Bluetooth、Z-Wave等无线通讯支撑，或G.hn、HomePNA等有线通讯支撑。　　IoT的物物相连情境中，各种物品都会具备连网功能。　　产业方面多使用ZigBee无线通讯，但ZigBee的每个节点（node）通讯距离一般约在数十公尺，最多至100公尺、300公尺，无法到达一公里以上的通讯距离。　　　　如果要达一公里以上的传递，可以用增设节点的方式来达成，传递过程中的数个节点，只负责将数据再转传，自身不需要感测、产生数据，但此作法的缺点是

2、必须佈建、维护更多的节点，即便没有故障失效，日久也必须去更换电池（除非该节点有在地能源采集能力，但目前的能源采集多在于延长电池使用时间，而非全然替代电池）。　　如果数据传递的路径是经过河流、高山、峭壁等，则难以佈建，也难以换替电池，如此替代的长距离通讯方案可能为现有手机所用的2G、3G通讯，但采行这类的通讯涉及两点，一是产业应用的自建自用，也必须徵求频谱授权，有些国家需要付费，另一是直接与电信业者（如中华电信、台湾大哥大）合作，使用其基地台传递，然也必须付费给电信业者。　　或者，也可以采行Wi-Fi，但Wi-Fi的频段高（2.4GHz），要长距离传输必须增强发送功率，且产业应用不需要W

3、i-Fi动辄Mbps以上的传输率，只需要kbps等级即可。　　　　可远传的Sub1GHz无线通讯　　因此，业界开始发展低于1GHz频段以下的无线通讯，如315MHz、433MHz、868MHz、915MHz等，泛称为Sub1GHz，其中868MHz、915MHz与ZigBee相同频段，但315MHz、433MHz则为更低频，其他也包含300MHz、387MHz、470MHz、779MHz等，不同国家有不同的规划配置。　　低频的好处是相同发送功率下可获得较远的传送距离，若使用315MHz，与Wi-Fi的2.4GHz相比差距约8倍，Wi-Fi若能达100公尺，315MHz则可达800公尺（

4、覆盖面积更差距64倍），再加上Sub1GHz不需要高传输率，不需要16QAM、64QAM等复杂调变，采行简单调变（如ASK、FSK等）的结果是传输距离更远，可达数公里。　　因此有愈来愈多晶片业者投入Sub1GHz的发展，如TI、STMicro、Infineon等，以满足产业需要的长距离、低数据传输率需求。　　Sub1GHz虽有好处，但缺点是各国尚未统一可用频段，如日本可用310MHz，大陆可用470MHz等，因此晶片业者在设计晶片时，尽可能让单一晶片可支援多种频段，若无法用单一晶片支援所有频段，也可能用一颗支援多个低频段（偏300、400MHz），另一颗支援多个高频段（偏800、900

5、MHz）。此外发送功率也必须合乎各地规范，如欧洲ETSI、美国FCC等认证。　　　　IEEE802.11ah标准制订中　　也因为Sub1GHz尚未全然标准化，因此IEEE也开始研拟、制订其标准，此即为IEEE802.11ah，若无其他延宕，预计在2016年3月完成制订。目前参与此标准订立的相关业者机构有MotorolaMobility（尚待确认仍属Google或已属Lenovo）、NEC、CSR、ETRI、Intel等，另也包含Broadcom、Huawei、Qualcomm、Marvell、Samsung　　虽然仍在研拟，但已可从草拟版略知若干技术细节，例如通道频宽可为1、2、4、8

6、、16MHz，需要高传输率可采8、16MHz，需要低传输率可采1、2MHz，明显与今日主流Wi-Fi不同，主流Wi-Fi为追求高传输率，11n时代允许选用40MHz（11g仅20MHz），11ac则至80MHz，11acWave更至80+80MHz或160MHz。另外11ah/Sub1GHz虽只需要低传输率，但目前已知也至少能支援150kbps。　　11ah的标准一旦确立，则IoT物联网的发展将有更强力的依靠，特别是Km级通讯的2G、3G也朝高传输率发展（4G、LTE、LTE-Hi等），就更需要专精于产业应用的Sub1GHz技术标准，期待此能更早到来。