选择工业无线技术的五个准则

简单性

理想地，工业领域的无线系统应能够完成与有线系统相同的功能，且要能简单地加以实现。我们应该从两个不同的角度来考虑简单性问题：其一是从设计终端产品以替代有线产品的工程师的角度；其二是从安装和使用这些产品的用户的角度。

从工程师的角度，可以把简单性定义为设计、开发和实现无线系统的容易程度。在这一点上，简单性涉及所包含的元件易用性、有哪些可用于设计和开发的辅助工具、以及是否有经认证的元件以消除或减小令人畏惧的当地无线认证过程。灵活的可编程技术可使工程师最大限度地调整所设计的系统，提高无线系统的易用性。

然而，灵活性和可编程能力通常会增加复杂性；因而，开发环境和工具(包括硬件工具和软件工具)必须便于使用和理解。包含开发和评估套件的工具可帮助全面地评估和理解硬件及软件。理想地，工程师应获得完整的无线协议栈及应用示例库、帮助文档和实例代码以便加快学习进程。

从用户的角度来说，简单性涉及在目标环境中安置和激活无线设备的简便性及对相关业务流程的影响。例如，系统可靠性和传输范围影响无线技术的试运行故障率。存在试运行故障的系统将最终要通过现场考察来确定最优的位置和通信路径。

另外，适应业务流程的技术可以使用户迅速地把该技术带来的好处整合到日常操作中。这些技术包括用于监视和遥控无线执行器的可编程的灵活性接口及其对自动响应系统的支持逻辑。这些接口通常被称为仪表盘(dashboard)，可以方便地把无线网络的状态信息整合到现有的报告和分析过程中。

总的来说，无线系统最终须变得与有线系统同样易于管理和使用。从工程师和用户角度对系统做出定性的评价有助于理解和实现这个目标。

功效

功效是对无线系统功耗水平的一种度量。衡量无线方案优劣的较为传统的方式是测量系统所用元件的功耗，但这并不是问题的全部。例如，一个大部分时间处在最低功耗状态(睡眠模式)的高可靠性系统通常将比只在收发状态功耗低但不太可靠的系统功效更高，因为这些不太可靠的系统处在睡眠模式的时间较少，而更多时间处在高功耗的转发模式。因而，可靠性是衡量系统实际功效的一个重要指标。

除可靠性之外，主动电源管理(动态地控制输出功率)等系统行为也可以降低功耗和提高功效。一直致力于把输出功率降低到通信所必需使用的最低水平的系统将不仅是可靠的而且是高功效的。这种意义的功效，尽管对无线电技术而言并不是新概念，但从保证系统切实减小系统功耗方面，却是一个新概念。

传输范围

传输范围是无线电信号可以传输且被接收器可靠编译成数据的距离。考虑到工业领域不断改变且不利于RF传输的环境，在确定什么技术可以得到最佳传输范围时，最重要的指标是链路预算和可靠性。无线系统也可以通过片上和非片上功率放大器来提高其链路预算。如果实现过程中使用上述功率放大器，高度可靠系统的传输范围会更大。另需指出，高功效系统只在绝对必要时才使用这些导致功耗增大的放大器。

其它扩展无线系统传输范围的方法包括使用中继器、路由器和对等通信等技术。由于在延迟和通信路径方面存在较大的不确定性，这些基于无线协议的技术增加了复杂性，提高了功耗并降低了可靠性。因而，保持所有指标不变而提高传输范围的最佳方式是提高可靠性或用功率放大器进一步提升信号的幅度，但这受到当地频率使用条例的限制。

成本

由于无线系统涉及众多指标，对某个特定的操作环境，最低成本并不总是最优的。相反，我们关注的应该是整个系统的成本。例如，如果由于可靠性低而使用了高成本的权宜方案(如由于链路预算低而增加功率放大器的数量、使用有线后援系统等)，那么，在评价无线系统时，也需把这些成本包含进来。另外，如果系统可以完成更多的功能和从总体上给系统带来进一步的好处，也应该把这些新能力的价值考虑进来——实际上，应从该系统的总成本中减去这个价值。

假定所有其它指标不变，降低无线系统成本的一种技术方式是提高系统对用户的价值或降低系统的实际获取成本。元件成本通常需要由开发商和供应商协商解决，但某些应用系统可能对性能(闪存、RAM、处理能力等)的要求相对较低，因而可降低元件的成本。

例如，同简单的星形联网协议相比，复杂的网格联网协议通常需要更多的闪存，因为网格网络需要在整个网络中为通信分配路由，星形网络则是简单的点到点协议，只有集线器真正需要某种水平的路由功能。这个比较是在其它指标不变的条件下进行的。如果网格型方案比星型方案更为可靠或反之，这就不是一个合理的比较。

可靠性、简单性、功效、传输范围和成本是比较、评估和选择工业无线技术的五个最重要的指标。每个指标都以独特的视角展示了某个技术的优点。为确保针对给定应用选出了最合适的无线技术，在比较不同技术的优缺点时，须对这些指标逐一进行考察。

作者：Jim Davis，

无线产品全球营销经理

Cypress半导体公司