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发个干货技术贴吧,关于射频技术 (转载)
[版面:计算机硬件][首篇作者:ferrygao] , 2019年10月28日22:43:49 ,433次阅读,2次回复
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ferrygao
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发信人: ferrygao (发糕发糕刷题拿大包不要拿错包), 信区: Hardware
标  题: 发个干货技术贴吧,关于射频技术 (转载)
发信站: BBS 未名空间站 (Mon Oct 28 22:43:49 2019, 美东)

【 以下文字转载自 Programming 讨论区 】
发信人: TeacherWei (TW), 信区: Programming
标  题: 发个干货技术贴吧,关于射频技术
发信站: BBS 未名空间站 (Thu Oct 24 14:17:09 2019, 美东)

昨天我说了,FCC报告,能够看出很多东西。
射频IoT产品推广最大的阻碍,其实是通信的可靠性问题。
这个问题其实目前依然是世界难题。只不过大家都不知道罢了。行业内的,傻逼才会去
说这个问题。
现实的问题是,无限提高输出功耗是不行的,而且是犯法的。因此小范围“personal
area network ”最好的技术是mesh。也就是通信可以通过中间节点转发。“跳过去”。
mesh以前就是Zigbee和ZWave。现在wifi也有mesh。wifi mesh其实是中继转发。提高覆
盖面积。
这里,我们先讲一下最新的zigbee mesh的产品。就用某尚未发售的墙内开关的FCC报告
来举例。
Zigbee用802.15.4 radio。一共16个channel (11-26),频率从2.405-2.480GHz。
Zigbee在组网的时候,要从11-26这16个频道里面,随机的选一个频道锁定为通信频道
的(或者通过检测能量找一个最闲的)。
现实中,各种产品都要有严格的尺寸限制,比如墙内开关,所有器件,都要在一个
4mmX6mm的PCB上,包括天线也要印在PCB上面。
无线通信,肯定是信号越强,通信距离越长。假定发射接收能力是对称的,每3dBm,距
离变化一倍。
下面看这款产品的FCC报告,峰值输出功率,频道11-18信号很好,有17-18dBm,但是从
18到26频道,增益迅速衰减,频道26的信号增益已经达到了-1.21。
这说明什么?说明该产品,最好的通信距离,和最差的通信距离,差距可以超过80倍!
一半的频道,通信距离可以超过100米,但是如果不幸加入一个频道26的网络,通信距
离可能还不到10米!
射频设计包含两个部分,巴伦电路设计,和天线设计。FCC传导测试,只能测试天线前
的输出。天线印在PCB上,会有进一步衰减,尤其是设计不好的天线。
有人肯定会提问题,为什么输出增益不能均匀一下呢?把高频增益提高一下?这就牵扯
到设计难度了,宽带巴伦电路的设计技巧也是很困难的!不是谁都能掌握的。
是不是送检的样品质量不好呢?这东西,掌握设计理论才能设计出来。否则你一片都造
不出来!而且,这份报告其实已经耍赖皮了,用span 5mhz的频率窗口数据好看一些,
而FCC标准的是3mhz。送检样品,其实大家都想把最好的性能展现出来。
这个产品,用的是NXP还未量产的芯片,前端加了个巨大的功率放大器,输出功率达到
了26dBm,也就是398毫瓦。输出功率这么大,对于电池供电的低功耗传感器,尤其的需
要双向快速响应的(比如6-8秒),是非常吃亏的。
如果我们要是问用户,现在两个产品:
产品A:398毫瓦,通信距离最好100多米,最差不到10米,看运气
产品B:5毫瓦(7dBm),通信距离全频段50米。
你会选哪一个?
对于低功耗设备,5毫瓦比398毫瓦,电池寿命长79倍。
Zigbee网络,能够mesh转发。这个转发的机制就是有些设备做router路由器,有些设备
做end device终端设备。终端设备需要找一个路由器router做parent来组网。
我们说通信距离50米还是100米,都是指空旷可视无障碍物,信号在空气中衰减。实际
环境有各种障碍物,还有各种信号反射,干扰。
如果通信100多米,上百个设备全当router会如何?这就是密集网络(dense network)
。上百个设备全当router会阻塞整个网络。因为每个router每15秒要广播邻居的路由信
息。
因此,router不能多,也不能少,还要布置在合适的位置上。这些全凭运气!
那么,能不能改进算法,让节点自动在router和end device切换呢?这样就能自适应大
网络和密集网络。当然可以,但是这些,Zigbee是绝对不会去做的!
这就是我在做的工作,自适应mesh网络。其实通信距离50米足够了。实际上可靠性会非
常非常高。因为网络一直保持最优化,布置不需要靠运气。而且,还能给出优化建议(
比如两点间)需要加一个中间节点之类。
自适应网络,是很重要的。我自己家3层楼,每两点的通信路由都不一样。
自家拥有一个设备和传感器mesh网络,通信可靠性堪比医疗级别的,怎一个爽字了得?
那么,wifi mesh呢?转发节点太少,依然不能自动优化,改wifi密码需要花半天重新
设置家里上百个设备。偷偷上云偷隐私,安全不高当肉鸡,而且目前普遍没有访问控制
,任何客人在内网都能访问。而且,低功耗传感器,根本就没人搞!
其实Zigbee目前基本已死,很大程度这个联盟把自己玩死。出货量一直达不到厂商要求
,也就是一年几十亿垃圾的那种级别。
目前,所有厂商的资源都押宝Bluetooth mesh。拼命做便宜,达到一年几十亿垃圾的量
。但是那个mesh实在扯蛋,和Zigbee不同,Bluetooth mesh采用的是洪水泛滥(flood
)方式,就是所有临近节点无脑转发。还自己号称类似“水波荡漾”,造成了延迟和带
宽的双重问题。
不同于802.15.4,通信包payload可以远超50字节,Bluetooth mesh payload竟然只有
11字节!
而且,bluetooth mesh标准还没有出来。主导的竟然是阿里。
同样的mesh,为啥不完善zigbee呢?因为bluetooth天然可以接入手机,通过手机上传
到云,方便偷啊方便偷。
说到安全性,目前zigbee和bluetooth,系统基本只有1-2个密钥是可用的。
我不give any shit,我的协议栈,任何两点互控都是独立的密钥,是唯一实现端到端
加密的。系统可以有成千上万个独立密钥。为什么呢?because I can! Why the fuck
not?

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※ 修改:·TeacherWei 於 Oct 24 14:24:08 2019 修改本文·[FROM: 74.]
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ferrygao
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发信人: ferrygao (发糕发糕刷题拿大包不要拿错包), 信区: Hardware
标  题: Re: 发个干货技术贴吧,关于射频技术 (转载)
发信站: BBS 未名空间站 (Mon Nov  4 08:26:26 2019, 美东)

真正讨论技术没人顶

无线是辣鸡

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☆ 发自 iPhone 买买提 1.24.11
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zhangaa
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发信人: zhangaa (飘摇), 信区: Hardware
标  题: Re: 发个干货技术贴吧,关于射频技术 (转载)
发信站: BBS 未名空间站 (Thu Nov  7 23:11:54 2019, 美东)

讚技術貼。
之前玩過Raspberry Pi + Xbee

【 在 ferrygao (发糕发糕刷题拿大包不要拿错包) 的大作中提到: 】
: 发信人: TeacherWei (TW), 信区: Programming
: 标  题: 发个干货技术贴吧,关于射频技术
: 发信站: BBS 未名空间站 (Thu Oct 24 14:17:09 2019, 美东)
: 昨天我说了,FCC报告,能够看出很多东西。
: 射频IoT产品推广最大的阻碍,其实是通信的可靠性问题。
: 这个问题其实目前依然是世界难题。只不过大家都不知道罢了。行业内的,傻逼才会去
: 说这个问题。
: 现实的问题是,无限提高输出功耗是不行的,而且是犯法的。因此小范围“personal
: area network ”最好的技术是mesh。也就是通信可以通过中间节点转发。“跳过去
”。
: mesh以前就是Zigbee和ZWave。现在wifi也有mesh。wifi mesh其实是中继转发。提高覆
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※ 来源:·WWW 未名空间站 网址:mitbbs.com 移动:在应用商店搜索未名空间·[FROM: 74.]

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