Nel campo in continua evoluzione della comunicazione wireless, la tecnologia sub-1GHz è emersa come un attore significativo, offrendo una serie unica di caratteristiche che la rendono adatta a una varietà di applicazioni IoT .

Questo articolo mira a far luce su cos'è la connettività wireless sub-1GHz, i suoi punti salienti, le applicazioni target e i moduli Sub 1G superiori disponibili oggi sul mercato.

Cos'è Sub-1GHz?

Sub-1GHz si riferisce alle tecnologie di comunicazione a radiofrequenza (RF) che operano al di sotto della banda di spettro di 1 GHz, in genere nella gamma di frequenze 769 – 935 MHz, 315 M H z e 468 M H z.

A differenza della comunicazione wireless WiFi e Bluetooth, che utilizzano entrambe la stessa banda da 2,4 GHz in tutto il mondo, le bande di frequenza effettive utilizzate per la rete Sub -GHz sono diverse nelle diverse parti di frequenza del mondo. Il Nord America e l'Australia utilizzano 915 MHz come frequenza centrale mentre l'Europa utilizza 868 MHz . Lo spettro concesso in licenza a 433 MHz è ampiamente utilizzato gratuitamente in tutto il mondo.

Figura1 Banda ISM sub-1GHz gratuita nel mondo (Fonte TI.com)

Rispetto alla banda da 2,4 GHz, questa banda di spettro inferiore a 1 GHz è particolarmente eccezionale per le applicazioni IoT RF rispetto alle tecnologie concorrenti WiFi e Bluetooth.

Perché la RF inferiore a 1 GHz è preferita rispetto a 2,4GHz RF per applicazioni IoT?

Le radio sub -1 GHz offrono numerosi vantaggi rispetto agli standard wireless a 2,4 GHz per le applicazioni Internet of Things.

Figura 2 Perché inferiore a 1 GHz (Fonte rfstarot.com)

• Portata più lunga: la frequenza radio inferiore utilizzata da Sub-1GHz consente ai segnali di viaggiare più lontano e penetrare gli ostacoli in modo più efficace rispetto alle controparti a frequenza più elevata. Il segnale inferiore a 1 GHz può facilmente raggiungere diverse centinaia di metri in ambienti chiusi e, a seconda delle condizioni, diversi chilometri all'aperto; mentre la portata massima del trasmettitore wireless WiFi o Bluetooth da 2,4 GHz può arrivare fino a 200 metri in ambienti interni e 400 metri all'aperto. Ciò lo rende ideale per applicazioni che richiedono connettività wireless a lungo raggio, anche in ambienti difficili.

• Consumo energetico inferiore: i moduli inferiori a 1 GHz con batteria a bottone in genere consumano meno energia rispetto alle alternative a frequenza più elevata, rendendoli particolarmente adatti per dispositivi alimentati a batteria o applicazioni in cui il consumo energetico è fondamentale, ad es. Dispositivi di sensori IoT.

• Meno interferenze: lo spettro a 2,4 GHz è affollato e soggetto a interferenze significative da dispositivi Wi-Fi, nodi Bluetooth, periferiche PC e così via. Tuttavia, i segnali inferiori a 1 GHz penetrano nel cemento, nei muri e negli oggetti in modo più efficace a causa delle bande ISM a frequenza più bassa e del minor numero di applicazioni esistenti. In questo modo è possibile ottenere una connettività wireless robusta e affidabile in ambienti difficili. Questa qualità rende la RF sub-1GHz ampiamente applicata nella domotica, nell'agricoltura intelligente, nel controllo edilizio e industriale e in altri campi con densi ostacoli.

Le 5 migliori applicazioni IoT RF wireless sub 1G

I punti salienti delle frequenze inferiori a 1 GHz menzionati sopra rendono le soluzioni inferiori a 1 GHz molto attraenti per gli utenti finali che cercano connessioni wireless affidabili e con ampia portata con una lunga durata della batteria. Ecco le 5 principali applicazioni IoT RF wireless sub-1GHz:

Figura3 Le 5 principali applicazioni IoT RF wireless sub 1G (fonte rfstariot.com)

1. Misurazione intelligente e reti intelligenti: la frequenza inferiore a 1 GHz consente una comunicazione wireless affidabile ed economica tra le società di servizi pubblici e i contatori intelligenti, facilitando il monitoraggio remoto e la gestione dell'efficienza energetica.
2. Controllo industriale: con il suo raggio di trasmissione esteso e le forti capacità di penetrazione, Sub-1GHz è particolarmente adatto per le reti di sensori wireless nei sistemi di automazione industriale, fornendo comunicazioni senza soluzione di continuità tra grandi stabilimenti e impianti di produzione.
3. Domotica: caratterizzato da una lunga durata della batteria fino a 10 anni, il modulo Sub-1GHz viene utilizzato nei sistemi di automazione domestica per connettere vari dispositivi intelligenti, come serrature intelligenti, termostati e sistemi di sicurezza, consentendo il controllo e il monitoraggio centralizzati.
4. Agricoltura intelligente: la tecnologia inferiore a 1 GHz è ampiamente utilizzata nell’agricoltura di precisione, facilitando l’implementazione di reti di sensori wireless per il monitoraggio di vari parametri ambientali in aree estese. Questi parametri includono l'umidità del suolo, la temperatura, l'attività dei binari, come il movimento degli animali, la crescita delle colture e altri valori.
5. Città intelligenti: le capacità a lungo raggio della RF inferiore a 1 GHz lo rendono adatto a coprire in modo efficiente aree urbane estese, ad esempio, controllo dell'illuminazione, controllo dell'aria, sistemi di gestione dei parcheggi e altre applicazioni per città intelligenti.

Moduli Sub-1G ad alte prestazioni disponibili

La banda di frequenza inferiore a 1 GHz ha guadagnato popolarità per le applicazioni IoT grazie al suo lungo raggio e alla forte penetrazione. RF-star, produttore leader a livello mondiale di moduli wireless, ha sviluppato moduli sub-1GHz e applicazioni IoT basate sui SoC Texas Instruments CC1310, CC1312R, CC1352R, CC1352R7, CC1352P, CC1352P7.

Il modulo CC1310 denominato RF-SM-1077B1 può coprire frequenze comuni come 868 MHz, 915 MHz e 920 MHz, mentre RF-SM-1077B2 supporta ricetrasmettitori e ricevitori da 433 MHz e 450 MHz.

Le versioni TI Sub-1GHz più avanzate sono moduli CC1312R grazie alle loro ricche risorse in RAM, flash e protocollo Wi-SUN. I moduli RF-SM-1277B1 e RF-SM-1277B2 dispongono di campioni già pronti.

Il modulo CC1352P RF-TI1352P1, il modulo CC1352P7 RF-TI1352P2 e il modulo CC1352R RF-TI1352B1 supportano il multiprotocollo, ad es. Z igbee, Bluetooth 5.1 Low Energy, Thread, Wi-SUN , ecc. Si chiamano moduli wireless multibanda Sub-1GHz e 2,4 GHz dotati di antenne diverse.

Questi moduli Sub-1G sono generalmente dotati di ricetrasmettitori e ricevitori RF a bassa potenza , che li rendono adatti per comunicazioni wireless ad alta sensibilità e a lungo raggio.

Conclusioni

La connettività wireless inferiore a 1 GHz è una tecnologia robusta e versatile che offre lungo raggio, forte penetrazione e basso consumo energetico. Le sue applicazioni spaziano in vari settori, tra cui la misurazione intelligente, il controllo industriale, la domotica, l’agricoltura e le città intelligenti. Con i numerosi moduli Sub-1GHz disponibili sul mercato, gli sviluppatori e le aziende possono sfruttare questa tecnologia per creare soluzioni IoT wireless innovative e affidabili per soddisfare una varietà di esigenze. Poiché la comunicazione wireless si evolve rapidamente, la tecnologia Sub-1GHz è pronta a svolgere un ruolo sempre più vitale nell'Internet delle cose (IoT) e in altre applicazioni wireless.