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怎样选择适合您应用的无线网络?
如果一个系统的输出功率为 10dBm,系统天线增益为 0,在理想环境下的自由空间为 100 米,那么,它接收到的信号强度将为:
2.4GHz,-70dB
915MHz,-62dB
433MHz,-55dB
这表示,运行频率为2.4GHz的系统接收器的灵敏度至少应达到-70dB,才能在理想的自由空间环境下检测到信号。
除了自由空间路径损耗以外,传输信号也会因建筑物、植被和其它物体而衰减。接收器试图对输入射频信号进行解码时也会受到多路径和信号散射等其它因素的影响。哈他模型 (Hata Model) 等其它路径损耗考虑了天线高出地面的距离和市区环境的影响带来的损耗,这些模型能够更真实地反映路径损耗。大多数应用中的实际路径损耗值比图3中给出的路径损耗值大得多。有趣的是,路径损耗会随着频率的增大而增大。这就是运行频率为 2.4GHz 的系统比运行频率为915MHz或433MHz 的系统的数据传输范围小的原因。
射频设计中常用的经验法则是:链路预算增加6 dB会使数据传输距离大致翻一番。利用该经验法则就不难看出,运行频率为915MHz的系统的数据传输距离将是运行频率为2.4GHz的系统的数据传输距离的两倍多。运行频率为433MHz的系统的数据传输距离将是运行频率为915MHz的系统的数据传输距离的一倍。因此,运行频率较低的系统可实现较长距离的数据传输。
此外,数据传输速率在工业网络的运行频率和调制类型选择中也扮演着重要角色。如之前所述,远程温度监控和致动等应用最好应采用以低功率运行较小的软件栈的专线网络。为预期应用定制数据包可大幅简化这些专线网络。
采用ISM频段专线网络的无线解决方案的数据传输范围或覆盖范围通常要比ZigBee、蓝牙或WLAN的数据传输范围或覆盖范围好很多。除了专线网络以低频率运行降低路径损耗之外,其它因素也可增大专线网络的数据传输范围。数据包小、数据传输速率低和能够发送多份数据副本是专线网络通常优于基于标准网络的原因。图4为各无线网络的覆盖范围与技术的对比。
图4:各射频网络的覆盖范围与技术
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