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頻譜資源稀缺 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)選擇誰?

作者:RFID世界網(wǎng)收錄
來源:移動LABS
日期:2014-12-15 09:42:17
摘要:雖然新一代的5G通訊朝向更高頻的方向走,例如5GHz以上的頻段,甚至可以高到28GHz、30GHz等,但其實無線通信也有另一個趨勢,是往更低頻的位置走,即1GHz以下的頻段,英文稱為Sub-1GHz。

  雖然新一代的5G通訊朝向更高頻的方向走,例如5GHz以上的頻段,甚至可以高到28GHz、30GHz等,但其實無線通信也有另一個趨勢,是往更低頻的位置走,即1GHz以下的頻段,英文稱為Sub-1GHz。

  這如同電腦運算一樣,一是往更高效能推進,另一是往更低廉小巧推進,現(xiàn)在的桌上型PC可以小到只有USB隨身碟般大小,稱為PC-on-a-Stick,或者可以只有名片般大小,價位更只有20~35美元,如樹莓派(Raspberry Pi, RPi)。

  而所謂Sub-1GHz,就字義上而言是泛指低于1GHz頻段的無線通訊統(tǒng)統(tǒng)都算,但實際而言并非如此,而是要扣除許多既有應(yīng)用與標準才能算。首先要扣除類比電視的電視白區(qū)(Television White Space, TVWS),小至54MHz,大至890MHz,換成數(shù)位電視后,也會使用698MHz~890MHz間。

  而以LTE而言,F(xiàn)DD LTE也有使用13個頻段低于1GHz,一般在700MHz~900MHz間,但有一個頻段低至462MHz。而偏高頻的TD-LTE也有一個頻段在1GHz以下,為703MHz。

  扣除上述后,真正用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用的,多是315MHz、433MHz、868MHz、915MHz等頻段,部份國家還允許使用169MHz頻段,或者大陸可用779MHz。

  即便是這些頻段,其實也已經(jīng)有其他無線通訊標準采用,如業(yè)界已發(fā)展、推行10年的ZigBee,即使用2.4GHz、915MHz、868MHz頻段,其中后兩者低于1GHz。而Google/Nest Labs提出的家用物聯(lián)網(wǎng)無線通訊技術(shù)Thread,已言明使用與ZigBee相同的底層技術(shù),即IEEE 802.15.4,言下之意現(xiàn)有已支援ZigBee通訊的晶片,理論上只要更新韌體,就可以改行Thread通訊,如此也一樣用及868MHz、 915MHz頻段。不過,ZigBee、Thread已屬物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域,已是Sub-1GHz本有的初衷應(yīng)用。

  除了ZigBee、Thread外,IEEE 802.11ah標準也是鎖定1GHz以下的物聯(lián)網(wǎng)、無線感測器網(wǎng)路(WSN)等應(yīng)用,預(yù)計2016年會有正式標準出爐。

  當然,1GHz以下也包含類比AM收音機的540kHz~1,600kHz(1.6MHz),或者FM收音機的88.1MHz~108.1MHz,也包含無線充電的WPC Qi的110kHz~205kHz,或A4WP的6.78MHz,NFC與RFID感應(yīng)的13.56MHz,但因為這些頻率實在太低,除FM外幾乎都不到 100MHz,因此幾乎可略而不提,不相沖突。

  所以,即便真的談?wù)摰陀?GHz的物聯(lián)網(wǎng)傳輸應(yīng)用,也有4類需要談?wù)?,一是現(xiàn)行最普及的產(chǎn)業(yè)標準ZigBee(廣泛應(yīng)用),二是各業(yè)者自行應(yīng)用的專屬型Sub- 1GHz傳輸,三是剛起步不久,僅針對家用物聯(lián)網(wǎng)的Thread,四是預(yù)計2016年到位的IEEE 802.11ah。

  IEEE 802.11ah的訂立是希望業(yè)者放棄專屬型Sub-1GHz,但目前來看有些不樂觀,因為11ah僅訂立多數(shù)業(yè)者均可接受的共識標準,現(xiàn)有專屬型的晶片表現(xiàn)多已超越此標準,預(yù)估即便標準出爐,放棄專屬的速度也會緩慢,特別是在一些產(chǎn)業(yè)型應(yīng)用中,特別講究較佳的通訊表現(xiàn),且換用周期較久。

  以上4類尚未談到LTE,事實上LTE也在訂立支援物聯(lián)網(wǎng)的新通訊標準,即MTC(Machine Type Communication),如此就有5類低于1GHz的物聯(lián)網(wǎng)通訊,因為如前述,LTE至少有462MHz、700MHz~900MHz可用。另外,與ZigBee、Thread在家用物聯(lián)網(wǎng)競爭的尚有Z-Wave,也使用868MHz~956MHz。

  另外美國歐巴馬總統(tǒng)2008年就任后所提出的智慧電網(wǎng)(Smart Grid),也在之后由IEEE負責(zé)制訂出智慧公用事業(yè)網(wǎng)路(Smart Utility Network, SUN)標準,即IEEE 802.15.4g,也一樣是使用低于1GHz頻段,也屬產(chǎn)業(yè)性應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)。

  最后,一定要用及1GHz以下頻段嗎?一是低頻可以用較低成本達到比較大面積的覆蓋,好支援廣布的感測節(jié)點,同時每個節(jié)點的傳輸量不大,低頻頻段的 Mbps級傳輸率足以因應(yīng)。另一則如Nest Labs所言,2.4GHz頻段太擠了,包含微波爐、Wi-Fi、藍牙都使用,因此Thread期望在2.4GHz外也能使用其他頻段,以加速實現(xiàn)家用物聯(lián)網(wǎng)。

  目前唯一沒使用低于1GHz的物聯(lián)網(wǎng)通訊恐怕僅剩藍牙,4.1版的藍牙也開始支援Mesh型網(wǎng)路,這是支援物聯(lián)網(wǎng)所必須的基礎(chǔ),但藍牙依然以2.4GHz為主,且看其日后發(fā)展會否也跟進采用Sub-1GHz頻段。

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