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工业无线技术的五大选择标准

Jim Davis?? CyFi Low-Power RF全球经理?? 赛普拉斯半导体公司?? 2009年06月18日 ?? 收藏0
捷变性之和。链路预算越大,RF 捷变性就越高,在同一 RF 频谱上的给定无线解决方案的可靠性就越高。此外,尽管某些解决方案在给定环境下针对某一 RF 频谱性能出色,如布满水管的工厂中的低频通信,但这种解决方案相对于最大化链路预算和 RF 捷变性的较高频率解决方案仍然逊色很多。

简单性

工业领域中简单无线解决方案的测试与理想状态是其性能及执行的方便性要与有线解决方案相当。就简单性这个最终目标而言,有两点需要解决,一是要满足工程师的要求,他们设计的最终产品应用于工业环境中,替代了有线解决方案,二是要满足消费者的要求,他们将销售及使用相关产品。

从工程师的角度来说,简单性就是指在最终消费产品中设计、开发和实施无线解决方案有多便捷。就此而言,简单性就是指相关组件简便易用的定量测量功能、有助于设计开发的可用工具,以及可减少甚至避免本地无线认证过程艰巨任务的现有认证组件的可用性。易用性最强的无线系统采用的是灵活的可编程技术,这些技术使得工程师可为他们想要解决的应用配置最好的解决方案。不过,灵活性和可编程性通常会造成复杂性的提高;因此,包括软硬件在内的开发环境和工具必须简单易用并易于理解,以

确保全面支持简单性的优势。有关工具包括开发和评估套件,来全面支持对软硬件的评估和了解。理想的工具应当包括带有简单库、文档和示例代码的完整无线协议堆栈,以尽可能缩短学习曲线。如果软件开发环境本身就简单易用、便于理解,则也能让用户受益匪浅。

从消费者的角度来说,简单性就是指定量测量的调试易用性,也就是无线解决方案在预定环境中能够方便地安放和激活,并能就对相关业务流程的影响方面为完整解决方案提供支持。例如,最小化无线解决方案调试影响的技术可能与系统的可靠性和连接功能直接关联。不受这些影响的系统将最终需要站点调查来确定最佳放置和通信路由。此外,符合商业进程要求的技术能帮助消费者快速将技术优势集成到日常运营工作中。这些技术包括用于无线执行器监视和遥控的可编程灵活接口,以及用于自动化响应系统的支持逻辑。我们通常讲这种功能称作控制面板或无线网络的视图功能,其可方便地集成到现有的报告和分析进程中去。

不管从什么角度来说,无线系统的简单性最终要像有线技术一样方便好用。基于工程师和消费者角度的定量评估解决方案可简化理解,最终实现简单易用的目标。

功率效率

功率效率是指无线解决方案在工作状态时最小化功耗效果的量度,就是系统中所使用组件的典型功耗的定量测量,此外与功率效率相关的可靠性,以及其他环境下电源管理响应机制的功率优势也能降低系统功耗(如可变的动态输出功率级别)。比较不同的无线解决方案性能如何,传统的方法是测量系统中使用组件的典型功耗,不过这不能全面反映出解决方案降低功耗的效果。例如,大多数时间都处于睡眠模式最低功耗状态下的高可靠性系统,其功率效率一般比拥有较低的发送和接收状态但可靠性不足的其他系统更高,因为这些系统处于休眠模式的时间较短。因此,可靠性是反映系统真实功率效率的主要指标。

除了可靠性之外,最小化功耗和提升功率效率的其他系统级措施还包括可动态控制输出功率级别活动电源管理等系统行为。我们的解决方案应当持续关注最小化输出功率,确保通信工作状态下仅使用最低功耗,从而做到既可靠、又节能。这种节能技术尽管在无线电技术领域并不算新生事物,但在确保系统致力于真正最小化系统功耗方面确实是一项新技术。

覆盖范围

覆盖范围是指接收机能够识别出传输数据情况下的无线电信号传输距离。考虑到工业环境中的 RF 干扰较大,而且不断发生变化,因此要想确定哪种解决方案最有利于加大覆盖范围,最好的办法就是比较链接预算和可靠性。此外,无线解决方案还能通过片上和片外功率放大器来提高链接预算。但是,假定所有解决方案都采用了相同的功率放大器,仅有高度可靠的解决方案才能实现最广的覆盖范围。此外,只有在绝对必需的情况下,解决方案才能使用上述功率放大器(其功耗极大),从而确保最佳节能性。

通过使用中继器、采用路由以及点对点通信等方式,我们还能让覆盖范围超越既定无线电的连接功能。上述方案建立在解决方案所提供的无线协议技术基础之上。采用这些技术方案会在时延与通信路径方面增加不确定性,从而提高解决方案的复杂性,进而导致功耗的增加、可靠性降低。因此,最好的办法还是保持所有因素不变,集中力量提高可靠性,或通过使用功率放大器进一步加强信号,以加大覆盖范围,但使用功率放大器会受本地频率使用监管方面的限制。

成本
最后,在对不同解决方案进行比较时,成本是五大要素中的最后一个问题。在此讨论成本问题,并不是说成本最低的肯定就是最佳解决方案。成本问题的关键在于降低整体系统的成本。例如,如果由于可靠性较低,我们必须花大量成本来采取相关对策,如果由于链接预算较低的情况下通过增加功率放大器的数量来拓宽覆盖距离,或采


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工业无线? DSSS? RF?

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