适用于发展中的工业设备的Sub-GHz无线通信

下一代智能仪表、安防系统和智慧社会需要什么样的无线通信LSI？

时间： 2024-06-28 来源：ROHM官网

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智能仪表、火灾报警器和安防系统等服务我们生活的各种设备，已经开始使用一种被称为“Sub-GHz无线通信”的无线通信技术进行无线连接。与Wi-Fi®和Bluetooth®相比，Sub-GHz无线通信具有“通信距离远”、“功耗低”、“穿越障碍物能力强”、“支持多跳通信”等特点，作为实现物联网社会整体的智能化的关键技术而备受瞩目。

本文将介绍Sub-GHz无线通信的机制、与其他无线通信技术的比较以及具体的应用案例等内容，并探讨该技术对未来社会的影响。

*Wi-Fi是Wi-Fi Alliance的商标或注册商标。
*Bluetooth是Bluetooth SIG的商标或注册商标。

1. Sub-GHz无线通信的四大特点

Sub-GHz无线通信是一种工作频段低于1GHz的无线通信技术。

尽管其普遍认知度不及Wi-Fi®和Bluetooth®，但Sub-GHz无线通信正越来越多地被用于服务我们生活各个领域的应用中。

图 1

Sub-GHz无线通信之所以被称为“物联网社会的关键技术”，是因其具备超越传统Wi-Fi®和Bluetooth®的四大特点。

1. 远距离通信

Sub-GHz无线通信的第一个特点是可以进行远距离通信。
无线电波的频率越低，越容易穿越障碍物，受墙壁、地板等的影响越小，因此，有利于远距离传输。Sub-GHz无线通信的频率非常低，低于1GHz，因此比起Wi-Fi®和Bluetooth®等所用的2.4GHz频段和5GHz频段，更适合远距离通信，预计通信距离达到数十km，即使在市区也可达到数km的通信距离。

2. 低功耗

Sub-GHz无线通信很大的一个优点在于其频率低，通信所需的功率小，因而功耗低。该技术尤其适用于电池供电的设备，电池寿命是使用Wi-Fi®和Bluetooth®等技术时的数倍至数十倍。

3. 穿越障碍物能力强

Sub-GHz频段的无线电波很容易穿越障碍物，不容易受墙壁和地板等的影响，可以实现稳定通信。另外，这种通信还不会干扰当前被广为使用的2.4GHz频段的现有设备（如Wi-Fi®、Bluetooth®和微波炉）。

图 2

4. 支持多跳通信

Sub-GHz频段的另一个主要特点是支持通过中继器进行通信的“多跳通信”。

利用多跳通信，可以进一步延长通信距离，在无线电波难以到达的场所也可实现通信。另外，多跳通信还具有安装成本更低（安装中继器比设立基站更便宜）、抗灾害能力更强（即使基站在灾害中损坏，只要有中继器仍然可以通信）等优势，因此其应用越来越广泛，相应地Sub-GHz无线通信的应用范围也随之扩大。

图 3

2. Sub-GHz无线通信标准

Sub-GHz无线通信有多种标准，每种标准都有不同的特点，需要根据应用需求来选择适合的标准。例如，当需要高速、高可靠性的通信时使用“Wi-SUN®”，当需要以非常低的功耗远距离通信时使用“Sigfox®”，当需要灵活的网络配置和远距离通信时使用“LoRaWAN®”，当需要以低功耗近距离通信时使用“Zigbee®”。

*Wi-SUN是Wi-SUN Alliance的商标或注册商标。
*Sigfox是UNABIZ的商标或注册商标。
*LoRaWAN是Semtech Corporation的商标或注册商标。
*Zigbee是Connectivity Standards Alliance的商标或注册商标。

3. Sub-GHz无线通信存在的课题

尽管Sub-GHz无线通信是一种潜力很大的技术，但与Wi-Fi®和Bluetooth®等无线通信技术相比，其数据传输速度较慢，加之可用频段因国家而异，因此存在诸如很难在全球范围普及等课题。

要想更方便、更安心地使用Sub-GHz无线通信技术，就需要攻克这些课题。如今，随着使用Sub-GHz无线通信的应用（如智能仪表和火灾报警器等）需要更新换代，相应的技术也在不断进步。

4. Sub-GHz开创的未来1：下一代智能仪表

Sub-GHz无线通信的典型应用之一是智能仪表。
通过使用智能仪表，电力公司可以简化抄表工作、提高效率、适当调整电力供需、优化电网运行，用户可以看到自己的用电量，有利于省电并减少电费。
智能仪表优势显著、使用方便，但其设备寿命从开始运行起大约只有10年。
很多国家已经到了用下一代智能仪表更新换代的时候了。

图 4

下一代智能仪表需要同时实现高速通信和低功耗，而且要符合国际标准。使这些需求成为可能的是更先进的Sub-GHz无线通信LSI。

其中，Sigfox®是一种专注于低成本、低功耗和远距离通信的LPWA（Low Power Wide Area）技术，作为下一代智能仪表所采用的通信标准越来越受到关注，因此对于支持Sigfox®的Sub-GHz无线通信LSI产品的需求也与日俱增。

Sigfox®是在全球70多个国家使用、可实现无缝跨境通信、而且价格低廉的通信标准，非常适用于需要连接大量设备的物联网应用。

ROHM正在扩充支持Sigfox®的Sub-GHz无线通信LSI产品阵容。

例如，利用了ROHM的LAPIS TECHNOLOGY™、且支持Sigfox®的Sub-GHz无线通信LSI“ML7425”是一款接收灵敏度高、可选晶振范围宽（XTAL或TCXO）的无线通信LSI，目前已经获得国内外众多客户的高度好评。

图 5

5. Sub-GHz开创的未来2：满足发展中的安防系统需求

不仅智能仪表，火灾报警器和安防系统也会因故障或电池电量耗尽而需要更换。

与此同时，下一代产品已经蜂拥而至。由于火灾报警器和安防系统直接关乎生命，因此对更先进系统的需求不断增长，预计未来相应的需求还会继续增加。

传统的火灾报警器只能检测火灾，安防系统只能检测入侵，功能比较单一，很难与其他系统联动和共享信息。另外，还存在容易受烟雾和虫类等影响而误动作、安装和运行成本高的课题。

于是，攻克了这些课题的新一代安防系统纷纷登场。

例如，新一代火灾报警器不仅可以检测烟雾，还可以检测一氧化碳（CO），有些产品还配备了检测温度、湿度、占用率、环境光等的传感器，有些产品还具有检测漏水、玻璃破碎等功能。一些综合安防系统，无需电路布线施工即可安装，而且可通过智能手机轻松操作的产品也在不断涌现。

通过将这些新一代安防系统与智能家居系统等互联，将可能实现更安全、更先进的应用，并可以大大减少危害，同时，还有望通过AI（人工智能）来防止误动作、通过物联网技术来降低成本。

同样，这里的关键技术也是先进的Sub-GHz无线通信LSI。

传统的有线式产品已被不需要布线的无线式产品所取代，因此可以说，产品不仅要功耗更低，而且必须能够高速、高频度地获取数据并保持更稳定的通信。

前面提到过的Sub-GHz无线通信LSI“ML7425”具有能够高速接收并处理多个无线信道的功能。这非常适合需要快速处理总机与多个从机之间通信的应用，比如在家用安防系统中实现家庭网关（总机）与各种终端（家电、门窗传感器等）之间的反复通信等。此外，高速处理可以减少CPU负载，从而降低系统功耗，并能够尽快将CPU资源分配给其他处理。

图 6

另外，如果实现了高速通信，就能够在短时间内处理数据通信，因此可以降低无线射频（RF）的总功率，控制无线电的微控制器（MCU）等器件也可以快速进入睡眠状态，从而有助于降低系统整体的功耗，还有助于采用容量更小的电池、实现小型化、进一步降低产品成本和延长产品寿命。

对此，ROHM目前正在开发一种消耗电流超低的无线SoC（System on a Chip），该产品将支持更广的频段并满足世界各国的标准要求，支持在全球范围应用。

该产品采用业界超小封装（6mm x 6mm），实现了业界超低消耗电流，而且支持Sigfox® Monarch（外围元器件常数通用、配备高输出PA、支持RC1～RC7），非常适用于包括下一代安防系统和基础设施监控用途在内的、需要电池供电的各种应用。

图7

6. Sub-GHz开创的未来3：智慧社会的发展

Sub-GHz无线通信的应用不仅局限于智能仪表和安防系统。

作为一种有助于整个社会智能化的重要技术，Sub-GHz无线通信有望为各种服务做出贡献。

例如，使用Sub-GHz无线通信的应用已经在智慧城市、智慧工厂、智慧物流和智慧农业等领域得到应用。除此之外，还可应用在与安防系统联动的针对老年人的高级看护服务、基础设施监测和灾难响应等众多领域，预计未来其应用范围会进一步扩大。

图 8

7.总结

除了本文列举的领域外，Sub-GHz无线通信还被广泛应用于IoT（Internet of Things）、M2M（Machine to Machine）和无线传感器网络等众多领域。未来，ROHM将利用LAPIS TECHNOLOGY™继续开发各种满足客户需求的Sub-GHz无线通信LSI产品，敬请期待。

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2019年03月 - ROHM - 选型指南 - Ver.2.0 代理服务技术支持批量订货

安信可全新智能无线数据通讯DTU，支持6-36V宽电压供电，LoRa发射功率高达21dBm

Ra-09-DTU是由安信可科技开发的一款智能无线数据通讯DTU，采用Ra-09 LoRa模组，利用LoRa无线技术可用于超长距离扩频通信。其芯片STM32WLE5CCU6是通用的LPWAN无线通信SoC，集成了射频收发器、调制解调器和32-bit Arm® Cortex®-M4 MCU。该MCU采用ARM内核，工作频率可达48MHz。

2024-12-10 - 产品代理服务技术支持批量订货

Matter 1.3标准的新发展方向和理想解决方案

随着Silicon Labs发布旗下最新、性能最高的xG26无线多协议SoC系列产品，开发人员将能面向不断更新的Matter标准，进一步提升产品开发的效率并扩大支持多样设备类型。

2024-07-11 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

Matter、LPWAN技术构建未来无线通信新生态

Silicon Labs（亦称“芯科科技”）作为物联网无线技术领域动化等领域提供高性能、低功耗、高安全的无线连接解决方案。近日，芯科科技主任现场应用工程师黄良军（Bruce Huang）接受EEPW无线通信专题采访，就芯科科技对未来无线通信市场的展望、新产品发布以及多协议无线通信趋势等话题进行了深入探讨。

2024-07-23 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

广芯微推出面向电力与新能源应用的UMICLINK无线网关系统套件

在电力与新能源系统应用中，无线网关系统方案通常用于连接不同的电力设备、控制系统和上层管理软件，实现数据的采集、传输、处理和控制。广芯微基于自研的微处理器芯片与Sub-GHz无线传输芯片，面向电力电子系统智能化管理的应用需求，推出UMICLINK无线网络系统方案。

2024-11-18 - 产品代理服务技术支持批量订货

联盛德WLAN SoC 正式支持WAPI协议

型号- TH6180,W500,W600,W800,W500系列,W800系列,W805,W600系列,W806

2022/6/20, - 联盛德 - 用户指南代理服务技术支持批量订货

思为无线LoRa-STM32WLE5 LoRa扩频调制SOC无线模块内置ARM、工业级晶振

LoRa-STM32WLE5是思为无线的一款SOC无线模块，模块主芯片采用ST公司的STM32WLE5芯片研发。采用LoRa®调制，内置工业级晶振，并基于高性能Arm®Cortex®-m4 32位RISC核心，工作频率高达48MHz。

2024-07-31 - 产品代理服务技术支持批量订货

xG26再告捷！荣获2024全球电子成就奖－RF/无线年度创新产品奖

SILICON LABS（芯科科技）旗舰级BG26蓝牙SoC和MG26多协议SoC在日前获颁2024年全球电子成就奖（WEAA）年度射频/无线/微波创新产品奖！BG26和MG26系列SoC是迄今物联网产业领先企业之最高性能的系列产品，可用于最复杂的物联网应用，如需要较强的处理能力、能效和无线性能的Matter等具备严苛要求之新兴应用，以及包括智能家居、智慧城市和工业用例。

2024-11-13 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

思为无线LoRa-STM32WLE5 SOC无线模块：实现超远距离与低功耗的高性能无线通信

G-NiceRF思为无线LoRa-STM32WLE5模块采用了ST公司的STM32WLE5芯片，该模块主要应用于超远程无线和超低功耗无线电解决方案，该模块采用LoRa®调制，并基于高性能的Arm®Cortex®-m4 32位RISC核心，工作频率高达48MHz，支持256KB闪存和64KB运行内存。

2024-09-20 - 产品代理服务技术支持批量订货

磐启微推出PAN3029优质产品，践行解决市场痛点、推进优质大客户的思想，踏上国产无线芯片出海之路

上海磐启微电子有限公司作为领先的智慧物联网、工业互联网芯片设计企业，涵盖了无线通信、射频、SoC等领域的关键技术，总出货量已超过10亿颗。公司拥有低功耗远距离ChirpIoT系列、多协议系列、BLE-lite系列三大产品，广泛应用于资产管理、室内定位、工业互联、智能家居、智慧城市、运动健康等领域。

2023-06-29 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

最新第三代无线开发平台全面提升人工智能和无线连接功能！

芯科科技在嵌入式世界展览会上宣布，其第三代无线开发平台将推动物联网设备的增长，预计10年内设备数量超1000亿台。新平台将提供更强大的连接性、计算能力、安全性和AI/ML功能，支持从制造到医疗等多个行业的转型。首款SoC正在试用，更多细节将在2025年上半年公布。同时，第一代和第二代平台产品继续发展，满足广泛的技术需求。

2024-10-23 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货