Mentre Wifi , Bluetooth e altri Tecnologie a 2,4 GHz dominano oggi le comunicazioni a corto raggio, una tecnologia wireless che opera in bande di frequenza più basse si sta ritagliando una nicchia nel vasto campo dell'Internet delle cose (IoT) con i suoi vantaggi insostituibili. Moduli wireless sub-1GHz (Sub-G in breve) , molto simili a una "superstrada suburbana" senza ostacoli, sono in netto contrasto con la congestionata "autostrada urbana del centro" della banda a 2,4 GHz, diventando una spina dorsale per raggiungere una connettività IoT su vasta area con le loro eccezionali caratteristiche di lungo raggio e basso consumo energetico.

• Comprensione dei moduli Sub-G

I moduli Sub-G, abbreviazione di moduli Sub-1 GHz, sono moduli a radiofrequenza wireless che operano in bande di frequenza ISM senza licenza inferiori a 1 GHz (ad esempio 169 MHz, 315 MHz, 433 MHz, 470 MHz, 868 MHz, 915 MHz, 920 MHz, ecc.).

I loro vantaggi tecnici affondano le radici nella fisica di base: più bassa è la frequenza, minore è la perdita di propagazione dell'onda radio e maggiore è la sua capacità di diffrazione. Ciò consente ai moduli Sub-G di raggiungere facilmente distanze di comunicazione chilometriche e di superare efficacemente ostacoli e pareti, rendendoli particolarmente adatti all'implementazione in ambienti complessi e applicazioni IoT che richiedono una copertura su larga scala.

• Strutture di topologia di rete

I moduli Sub-G supportano architetture di rete flessibili per adattarsi a scenari applicativi in continua evoluzione.

Topologia a stella: Tutti i nodi terminali comunicano direttamente con un gateway centrale o concentratore. Presenta una struttura semplice e un consumo energetico molto basso, il che lo rende la scelta preferita per LoRaWAN e molti protocolli proprietari, perfettamente adatti ad applicazioni su larga scala come la misurazione intelligente e il monitoraggio ambientale.
Topologia punto a punto: Stabilisce un collegamento diretto tra due dispositivi. È semplice e diretto, con bassa latenza, spesso utilizzato per il controllo remoto e la trasmissione trasparente dei dati.
Topologia mesh: Ogni nodo può fungere da relay, formando automaticamente una rete e ritrasmettendo i dati. Questo può estendere notevolmente la copertura di rete, risultando utile in aree in cui l'implementazione del gateway è difficile ma è necessaria un'ampia copertura.

• Tecnologie e chip RF di base

L'implementazione dei moduli Sub-G si basa sui chip sottostanti e sui protocolli di comunicazione, suddivisi principalmente nelle seguenti categorie:

LoRa (radio a lungo raggio)
Questa è una delle tecnologie più rappresentative. Utilizza la tecnologia Chirp Spread Spectrum (CSS), consentendo comunicazioni a lunghissimo raggio con consumi energetici molto bassi e una sensibilità del ricevitore estremamente elevata, migliorando significativamente il budget di collegamento e la capacità anti-interferenza.

Chip rappresentativi: Semtech SX1276 , SX1262 serie.

Protocolli proprietari (protocolli privati)
I produttori di chip forniscono chip ricetrasmettitori RF di base, in base ai quali gli sviluppatori possono personalizzare i protocolli privati. Questo approccio offre costi controllabili ed elevata flessibilità.

Chip rappresentativi: Texas Instruments (TI) CC1310 , CC1312R , CC1352R , CC1352P , CC1352P7 , CC1354P10 , serie Si446x di Silicon Labs.

RF-star fornisce anche il CC1310( Modello RF-SM-1077B1 / Modello RF-SM-1077B2 ), CC1312R( Modello RF-SM-1277B1 / Modello RF-SM-1277B2 ), CC1352R( RF-TI1352B1 ), CC1352P( RF-TI1352P1 ), CC1352P7( RF-TI1352P2 ) ,CC1354P10( RF-TI1354P1 ）

Wi-SUN (rete wireless intelligente e ubiqua)
Si tratta di un protocollo standard aperto basato sullo standard IEEE 802.15.4g, rinomato per le sue potenti capacità di autoformazione e auto-riparazione delle reti mesh e per l'elevata scalabilità. È particolarmente adatto per applicazioni IoT che richiedono ampia scala, elevata affidabilità e comunicazioni frequenti tra dispositivi, come l'Advanced Metering Infrastructure (AMI) e la distribuzione intelligente dell'energia.

Chip rappresentativi: TI CC1312R , CC1352R , CC1352P , CC1352P7 , CC1354P10 e altri chip della serie, caratterizzati da una potenza di trasmissione di +20 dBm, rappresentano una base hardware ideale per la creazione di reti Wi-SUN.

Vedi RF-star' Moduli wireless Sub-G elenco: CC1312R( Modello RF-SM-1277B1 / Modello RF-SM-1277B2 ), CC1352R( RF-TI1352B1 ), CC1352P( RF-TI1352P1 ), CC1352P7( RF-TI1352P2 ), CC1354P10( RF-TI1354P1 ）

Altri protocolli standard
Tra questi figurano Sigfox (tecnologia a banda ultra stretta), wireless M-Bus (standard europeo per la misurazione intelligente), Z-Wave (protocollo per la casa intelligente), ecc., ognuno dei quali svolge un ruolo importante in specifici campi di applicazione.

• Caratteristiche principali dei moduli Sub-G

Distanza di trasmissione ultra-lunga: Con la stessa potenza di trasmissione, la distanza di comunicazione supera di gran lunga quella delle tecnologie a 2,4 GHz, coprendo facilmente distanze di diversi chilometri.

Potente capacità di penetrazione e diffrazione: I segnali a bassa frequenza possono aggirare o penetrare efficacemente ostacoli come edifici e vegetazione, funzionando in modo stabile in ambienti complessi.

Consumo energetico estremamente basso: Molti protocolli sono ottimizzati per l'alimentazione a batteria, in combinazione con modalità di sospensione profonda, consentendo alla batteria del dispositivo di durare anni o addirittura oltre un decennio.

Elevata capacità anti-interferenza: La banda Sub-G è lontana dalle bande affollate come Wi-Fi e Bluetooth, con un basso rumore ambientale, il che rende i collegamenti di comunicazione molto affidabili.

Ampia capacità di rete: Basato su varie architetture di rete come la topologia a stella, un singolo gateway può connettersi a decine di migliaia o addirittura centinaia di migliaia di nodi finali, facilitando l'implementazione su larga scala.

Eccellente interoperabilità (In particolare per protocolli standard come Wi-SUN): aderendo a standard aperti unificati a livello globale, i dispositivi di produttori diversi possono accedere senza problemi alla stessa rete, abbattendo le barriere dell'ecosistema.

• Scenari applicativi tipici

Città intelligenti e servizi di pubblica utilità: Tra questi rientrano la lettura remota per contatori intelligenti di acqua/elettricità/gas, il controllo intelligente dell'illuminazione stradale, il parcheggio intelligente e il monitoraggio ambientale urbano, che rappresentano l'area di applicazione più classica per i moduli Sub-G.
Agricoltura intelligente e allevamento del bestiame: Permette il monitoraggio dell'umidità del suolo nei campi, la raccolta di dati meteorologici, il controllo intelligente dell'irrigazione e il monitoraggio della posizione del bestiame.
IoT industriale (IIoT): Utilizzato in vaste aree di fabbriche o miniere per il monitoraggio delle condizioni delle apparecchiature, il tracciamento delle risorse e il monitoraggio della sicurezza delle condutture.
Casa intelligente e sicurezza: Fornisce una copertura stabile in tutta la casa per dispositivi come serrature intelligenti, sensori per porte/finestre e rilevatori di fumo, con una forte penetrazione del segnale. Il protocollo Z-Wave è ampiamente utilizzato nelle case intelligenti all'estero.

• Soluzioni per moduli Sub-G RF-star

RF-star Technology fornisce una serie di moduli Sub-G maturi e stabili. I loro vantaggi in termini di progettazione hardware e integrazione aiutano notevolmente i clienti a semplificare il processo di sviluppo del prodotto.

Design di pacchetti ricchi
I moduli RF-star adottano package SMD standardizzati con fori stampati di diverse dimensioni, che li rendono particolarmente adatti all'integrazione in diverse strutture. Questo package SMD integrato facilita la produzione su larga scala utilizzando macchine pick-and-place automatizzate, migliorando efficacemente l'efficienza produttiva e garantendo la coerenza del prodotto.

Opzioni di antenna flessibili
Per soddisfare le diverse esigenze di progettazione dei prodotti, i moduli Sub-G di RF-Star offrono diversi metodi di connessione dell'antenna. Per i dispositivi che richiedono antenne integrate, l'antenna PCB sul modulo è comoda ed economica. Per le applicazioni che richiedono prestazioni RF ottimali, il modulo è dotato di un'interfaccia IPEX di generazione standard, che consente una facile connessione ad antenne a stilo esterne o flessibili, offrendo agli ingegneri la massima flessibilità di progettazione.

Affidabilità Plug-and-Play
Scegliendo i moduli RF-Star Sub-G, gli sviluppatori non devono investire costi e sforzi elevati nella progettazione di complessi circuiti RF; inoltre, alcuni moduli dispongono anche di protocolli di trasmissione trasparenti proprietari. Questi passaggi critici e dispendiosi in termini di tempo sono stati completati direttamente sul lato modulo, garantendo che i prodotti finali possano essere immessi sul mercato rapidamente con un'eccellente stabilità e affidabilità della comunicazione.

Supporto per interfacce avanzate
I moduli Sub-G di RF-Star offrono risorse di interfaccia hardware complete per una facile integrazione di sistema, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, UART, SPI, I²C e altre interfacce standard. Le numerose risorse di interfaccia soddisfano le esigenze di connessione della maggior parte dei nodi IoT.

Piattaforma compatibile multiprotocollo
Alcuni moduli Sub-G di RF-Star supportano il funzionamento simultaneo dual-mode (2,4 GHz + Sub-G) e possono anche supportare vari protocolli di comunicazione come Wi-SUN e protocolli proprietari. La stessa piattaforma hardware può adattarsi a diversi requisiti di mercato e applicazione, riservando anche ampio spazio per futuri aggiornamenti di prodotto ed espansione delle funzionalità.

• Riepilogo e prospettive

Nell'attuale era di esigenze di connettività IoT sempre più diversificate, i moduli Sub-G sono diventati una parte indispensabile delle applicazioni IoT su vasta area grazie ai loro vantaggi globali in termini di portata, consumo energetico, capacità di penetrazione e costi. Le diverse soluzioni modulari ad alte prestazioni fornite da RF-Star continuano a supportare gli sviluppatori, ad abbassare significativamente le barriere alla ricerca e sviluppo e a spingere i confini dell'"Internet of Everything" verso un'espansione sempre più ampia.