為物聯(lián)網(wǎng)而生的Sub 1GHz無線技術解讀

　　物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的范疇極廣，而物聯(lián)網(wǎng)的運作需要有線、無線通訊為支撐，以家庭而言，需要Wi-Fi、Bluetooth、Z-Wave等無線通訊支撐，或G.hn、HomePNA等有線通訊支撐。

　　IoT的物物相連情境中，各種物品都會具備連網(wǎng)功能。

　　產(chǎn)業(yè)方面多使用ZigBee無線通訊，但ZigBee的每個節(jié)點（node）通訊距離一般約在數(shù)十公尺，最多至100公尺、300公尺，無法到達一公里以上的通訊距離。

　　如果要達一公里以上的傳遞，可以用增設節(jié)點的方式來達成，傳遞過程中的數(shù)個節(jié)點，只負責將數(shù)據(jù)再轉傳，自身不需要感測、產(chǎn)生數(shù)據(jù)，但此作法的缺點是必須佈建、維護更多的節(jié)點，即便沒有故障失效，日久也必須去更換電池（除非該節(jié)點有在地能源采集能力，但目前的能源采集多在于延長電池使用時間，而非全然替代電池）。

　　如果數(shù)據(jù)傳遞的路徑是經(jīng)過河流、高山、峭壁等，則難以佈建，也難以換替電池，如此替代的長距離通訊方案可能為現(xiàn)有手機所用的2G、3G通訊，但采行這類的通訊涉及兩點，一是產(chǎn)業(yè)應用的自建自用，也必須徵求頻譜授權，有些國家需要付費，另一是直接與電信業(yè)者（如中華電信、***大哥大）合作，使用其基地臺傳遞，然也必須付費給電信業(yè)者。

　　或者，也可以采行Wi-Fi，但Wi-Fi的頻段高（2.4GHz），要長距離傳輸必須增強發(fā)送功率，且產(chǎn)業(yè)應用不需要Wi-Fi動輒Mbps以上的傳輸率，只需要kbps等級即可。

　　可遠傳的Sub 1GHz無線通訊

　　因此，業(yè)界開始發(fā)展低于1GHz頻段以下的無線通訊，如315MHz、433MHz、868MHz、915MHz等，泛稱為Sub 1GHz，其中868MHz、915MHz與ZigBee相同頻段，但315MHz、433MHz則為更低頻，其他也包含300MHz、387MHz、470MHz、779MHz等，不同國家有不同的規(guī)劃配置。

　　低頻的好處是相同發(fā)送功率下可獲得較遠的傳送距離，若使用315MHz，與Wi-Fi的2.4GHz相比差距約8倍，Wi-Fi若能達100公尺，315MHz則可達800公尺（覆蓋面積更差距64倍），再加上Sub 1GHz不需要高傳輸率，不需要16QAM、64QAM等復雜調(diào)變，采行簡單調(diào)變（如ASK、FSK等）的結果是傳輸距離更遠，可達數(shù)公里。

　　因此有愈來愈多晶片業(yè)者投入Sub 1GHz的發(fā)展，如TI、STMicro、Infineon等，以滿足產(chǎn)業(yè)需要的長距離、低數(shù)據(jù)傳輸率需求。

　　Sub 1GHz雖有好處，但缺點是各國尚未統(tǒng)一可用頻段，如日本可用310MHz，大陸可用470MHz等，因此晶片業(yè)者在設計晶片時，盡可能讓單一晶片可支援多種頻段，若無法用單一晶片支援所有頻段，也可能用一顆支援多個低頻段（偏300、400MHz），另一顆支援多個高頻段（偏800、900MHz）。此外發(fā)送功率也必須合乎各地規(guī)范，如歐洲ETSI、美國FCC等認證。

　　IEEE 802.11ah標準制訂中

　　也因為Sub 1GHz尚未全然標準化，因此IEEE也開始研擬、制訂其標準，此即為IEEE 802.11ah，若無其他延宕，預計在2016年3月完成制訂。目前參與此標準訂立的相關業(yè)者機構有Motorola Mobility（尚待確認仍屬Google或已屬Lenovo）、NEC、CSR、ETRI、Intel等，另也包含Broadcom、Huawei、Qualcomm、Marvell、Samsung

　　雖然仍在研擬，但已可從草擬版略知若干技術細節(jié)，例如通道頻寬可為1、2、4、8、16MHz，需要高傳輸率可采8、16MHz，需要低傳輸率可采1、2MHz，明顯與今日主流Wi-Fi不同，主流Wi-Fi為追求高傳輸率，11n時代允許選用40MHz（11g僅20MHz），11ac則至80MHz，11ac Wave更至80+80MHz或160MHz。另外11ah/Sub 1GHz雖只需要低傳輸率，但目前已知也至少能支援150kbps。

　　11ah的標準一旦確立，則IoT物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將有更強力的依靠，特別是Km級通訊的2G、3G也朝高傳輸率發(fā)展（4G、LTE、LTE-Hi等），就更需要專精于產(chǎn)業(yè)應用的Sub 1GHz技術標準，期待此能更早到來。