首页 首页 物联网 物联网技术 查看内容

920MHz频段、特定小功率无线通信模块技术

木马童年 2018-9-14 20:05 225 0

前言 罗姆集团拥有各种无线通信技术,包括以无线LAN为首的Bluetooth、ZigBee,以及针对2012年7月份日本开放的920MHz频段的特定小功率无线等技术。 罗姆通过与集团旗下公司LAPISSemiconductor的技术融合,具备从无 ...

前言

罗姆集团拥有各种无线通信技术,包括以无线LAN为首的Bluetooth、ZigBee,以及针对2012年7月份日本开放的920MHz频段的特定小功率无线等技术。

罗姆通过与集团旗下公司LAPISSemiconductor的技术融合,具备从无线通信用IC到模块的产品优势,配合客户需求,为客户提供充分发挥各种通信规格的电波特性的通信IC与模块。尤其是无线通信用IC,利用LAPISSemiconductor引以为豪的低功耗RF-CMOS技术和高性能MODEM技术,实现了业界最高水平的低功耗和无线性能,这也是该类产品的一大特征。

背景介绍

近年来,在各个领域中节能意识高涨,各国都在不断扩大有效利用能源方面的投入。其中,在住宅方面,对于设备之间通过网络连接进行电力供应与需求的监测,进而有效地控制设备的HEMS(HomeEnergyManagementSystem)的关注度不断上升。为了使能源管理所需电力“可视化”,经常使用智能触摸等的更高级能源管理、控制系统备受期待。

在这种背景下,2012年7月份日本开放了920MHz频段,这是不容易干扰现有无线电波、低功耗且可进行长距离数据通信的电波频段。下方表1中汇总了2.4GHz频段的ZigBee与无线LAN,同样为特定小功率无线的400MHz频段和920MHz频段的特性。920MHz与使用ZigBee和无线LAN的2.4GHz相比,具有优异的电波耦合属性,因此即使在有墙壁以及障碍物的地方也可以确保稳定通信。在住宅中使用时,微波炉和无线鼠标等无线设备都使用2.4GHz,电波非常混杂。与此相比,920MHz频段不易发生电波干扰。另外,同样为特定小功率无线的400MHz频段的占有频段范围较窄,因此通信速度较慢。综上所述,可以说920MHz频段是最适合HEMS的频段(图1)。

另外,900MHz频段已经在美国、中国、韩国、澳大利亚使用,欧洲也在研究开放事宜等,该频段越来越成为世界共通使用的频段,预计未来市场前景广阔。

[表1] 无线性能比较

[图1] 用于HEMS的无线方式比较

罗姆的920MHz频段特定小功率无线模块技术

<低功耗>

    罗姆面向HEMS开发了920MHz频段特定小功率无线模块“BP3596”(图2)。该产品最大的特征是业界顶级低功耗,这是通过罗姆集团旗下LAPISSemiconductor的以低功耗着称的无线通信IC“ML7396B”来实现的。可以内置于智能触摸产品和家电产品等各种设备,可构筑低功耗无线网络。对于传感器设备等这类设置场所较难供应AC电源的设备,“低功耗”是非常重要的。电池驱动类设备在更换电池方面所花的成本太大,因此10年左右无需更换电池的需求迫切。虽然电池容量不同,但罗姆的920MHz频段特定小功率无线模块具备卓越的低功耗性能,因此即使是电池驱动设备,无需更换电池也可使用10年。

<内置天线>

内置芯片天线,无需高频设计即可使用。当安装到金属外壳的设备中时,金属壳体起到屏蔽电波的作用,会导致无法通信。该产品内置天线连接器,只要将外置天线连接到天线连接器上即可确保通信。

<获得电波法认证>

    已经获得日本国内电波法认证,因此,无需进行无线通信试验,装到整机中即可立即作为无线设备使用。没有高频电路设计能力和无线特性测量装置的客户也能轻松使用。

<序列号>

    网络中使用的16位序列号标记于标签上。标签上还一同印有QR码,QR码中含有序列号信息。组装到整机中时,读取QR码输出标签,可轻松在壳体上标明序列号。

<已调整无线设定值>

模块中内置有EEPROM,不仅写入了序列号,还写入了输出功率的调整值等。因此无需进行无线设备的繁琐的调整即可使用。

[图2] BP3596外形尺寸图

<硬件的简单连接>

    RF控制用微控制器与RFIC连接时,SPI(5pin)、EEPROM通过I2C(2pin)、GPIO连接。与RF控制用微控制器之间的接线图如图3所示。可见,用很少的布线数即可轻松连接。

[图3] RF控制用微控制器接线图

<支持各国的电波频段>

    900MHz频段有望成为可世界各国通用的频段。美国、中国、韩国、澳大利亚已经将900MHz频段作为无需申请的Sub-GHz频段,频率分配的国际协作已经取得进展。罗姆的BP3596通过调整模块,即可应对各国的电波频段(关于各国电波规格另行协商)。

BP3596的使用方法

<协议栈构成例>

    BP3596是覆盖到物理层的模块。因此,在使用时,需要客户准备比MAC层更高级别的协议。用于家电时的协议栈构成例如图4所示。

满足ECHONET Lite的协议栈构成例如图4所示,是通过BP3596与微控制器板连接到整机中的。只要具备这样的协议栈,即可将HOST侧本体的变更控制在最小,从而安装920MHz频段特定小功率无线。当然,也可以采用直接存储于HOST的形式。

[图4] 协议栈构成例

    <实现HEMS>

    在实际住宅中使用的示意图如图5所示。该产品可实现HEMS的巨大作用即电力供给与需求的“可视化”,以及“有效地控制”.在家中的各终端安装920MHz频段特定小功率无线模块,通过特定小功率无线实现网络化。它将各设备的电力供需情况信息集成于家庭网关注3(Home Gate Way),监测器画面显示供需情况,实现电力的“可视化”,并通过家庭网关综合管理,有效控制设备。

不仅如此,还可以从家庭网关经由无线LAN,通过网络确认电力情况。

[图5] HEMS构成例

今后

    罗姆充分利用已经量产的无线LAN模块(BP3591等)的技术积累,正在推进内置无线LAN和API互换协议栈的特定小功率无线模块的开发(图6)。以往进行过无线LAN开发的客户,使用该资源即可大大加快开发速度。

在不久的将来,多智时代一定会彻底走入我们的生活,有兴趣入行未来前沿产业的朋友,可以收藏多智时代,及时获取人工智能、大数据、云计算和物联网的前沿资讯和基础知识,让我们一起携手,引领人工智能的未来!

无线通信 智能 能源管理 控制系统 数据通信 无线设备
0
为您推荐
仿真优化 5G 和物联网的天线设计

仿真优化 5G 和物联网的天线设计

5G 移动网络和物联网(Internet of Things,简称 IoT)是射频及微波行业的两大热点话题…...

基于物联网技术的消防器材管理系统研究

基于物联网技术的消防器材管理系统研究

本文描述了一种基于物联网技术的消防器材管理系统(后文简称 “本系统”),详细说明了…...

利用热能收集延长远程传感器所用电池的寿命

利用热能收集延长远程传感器所用电池的寿命

人们常常在周围充满能源的环境中看到无线和有线传感器系统,这种环境能源非常适合用来…...

传感器设计意识

传感器设计意识

金属面板电容(MoC)触摸系统的一大优点在于其传感器的灵活性。这也就是说,其传感器设…...

通过智能无源传感器,实现监测温度、湿度或压力

通过智能无源传感器,实现监测温度、湿度或

在任何给定时间内,物联网 (IoT) 中大多数设备都可能处于空闲状态。通常,仅需要 IoT …...

基于STM32智能家居系统的设计与实现

基于STM32智能家居系统的设计与实现

智能家居(又称智能住宅)是以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,…...