物联网无线通信技术及其频谱划分

天空那么大,飞机也不是乱飞的,必须按照航线来飞行,同样,物联网的无线通信传输也必须指定的频谱频率来传输信号。不同的国家或地区的频谱划分也是不同的。面对新兴的物联网无线传输应用,各国或地区为物联网应用提供了一定的频段,下面是一些国家规划的频段:

  • 北美:902-928MHz
  • 欧盟:863-868MHz
  • 韩国:917.5-923MHz
  • 日本:916.5-927.5MHz
  • 英国:915-921MHz

那我大天朝的物联网无线传输适用的频谱划分又是如何的? 对于国内新兴起的低功耗广域网(LPWAN)又有哪些频谱规划呢?

物联网无线通信技术及其频谱划分-1

LoRa阵营的中国LoRa应用联盟(CLAA)推荐的频段是470~510MHz。

NB-IoT,全球主流的频段是800MHz和900MHz。中国电信将会把800MHz作为部署NB-IoT的首选频段,中国联通会选择900MHz来部署NB-IoT,中国移动可能会重耕现有的900MHz频段。

Sigfox,欧洲、中东:868MHz(ETSI 300-220)、北美:902MHz(FCC part 15)、南美/澳大利亚/新西兰:920MHz(ANATEL 506, AS/NZS 4268)。

Weightless,作为一个开放标准的LPWAN无线技术,工作在整个的免授权Sub-GHz的ISM/SRD频段,可以全球部署:169/433/470/780/868/915/923MHz。

ZETA,纵行科技开发的技术,可工作在多个Sub-GHz频段(如:433、470、500、787、868和915MHz等)。除此之外,ZETA也可以通过改变配置运行在专有频段上。

Wi-Fi和蓝牙,工作在2.4GHz,全球通用频段。

NFC,据悉工信部将会发布基于13.56MHz的近场通信技术标准。

Z-Wave,在中国的工作频率是868.40 MHz,遵从CNAS/EN 300 220标准。

ZigBee、Thread、ISA100.11a等规范都以IEEE 802.15.4为基础加以扩展,一般的IEEE 802.15.4设备使用868/915/2400MHz频率。

除2.4GHz之外,物联网无线技术多以Sub-GHz频段为主。中国对现有的无线频谱有哪些规定和要求呢?

无线电频率规定和要求

对于物联网相关的有以下几个规定、要求和标准:

  • 《中华人民共和国无线电频率划分规定》
  • 《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》
  • 《IEEE Std 802.15.4c-2009》
  • 《关于增加800MHz频段微功率(短距离)无线电应用工作频率的通知》
  • 《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》

工信部2005年重新修订发布了《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》信部无[2005]423 号文件。《要求》划分了14类设备:

物联网无线通信技术及其频谱划分-2

其中,(三)无线传声器和民用无线电计量仪表等类型设备

用于教育、文化部门的视听训练,电影院、音乐厅、会议室等公共场所及残疾人士的听觉辅助使用,在旅游区,作为小型广播设备应用。

在满足传输数据时,其发射机工作时间不超过5 秒的条件下,470-510MHz频段可作为民用无线电计量仪表使用频段。

若使用频率与当地声音、电视广播电台频率相同时,不得在当地使用;若对当地声音、电视广播接收产生干扰时,应立即停止使用,待消除干扰或调整到无干扰频率后方可重新使用。

避免对生物医学遥测设备产生干扰,在医院内,不得使用无线传声器。无线传声器生产厂商须在产品说明书中,载明这项规定。

1. 使用频率及发射功率:
1) 使用频率:87-108 MHz
发射功率限值:3mW(e.r.p)
2) 使用频率:75.4-76.0MHz,84-87MHz
发射功率限值:10mW(e.r.p)
3) 使用频率:189.9-223.0MHz
发射功率限值:10mW(e.r.p)
4) 使用频率:470-510MHz,630-787MHz
发射功率限值:50mW(e.r.p)

2.占用带宽:不大于200kHz

3.频率容限:100×10-6

(十一)各类民用设备的无线控制装置不得用于无线控制玩具、模型等。
1.使用频率: 314-316MHz,430-432MHz,433.00-434.79MHz
发射功率限值:10mW(e.r.p)
占用带宽:不大于400kHz
2.使用频率:779-787MHz,
发射功率限值:10mW(e.r.p)
IEEE Std 802.15.4c-2009

IEEE802.15.4C是由中国电子技术标准化所、北京航天航空大学、清华同方、华为科技有限公司和北京威讯紫晶科技有限公司等单位合作并推动的,目前IEEE802.15.4C标准已于2009年4月17日发布。最有权威性的关于780M频段定义的官方合法性文件为中华人民共和国工业和信息部-无线电管理局2005年09月05日关于发布《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》的通知,780MHz频段为779~787MHz频段内特定的一个频段,779~787MHz频段是专为中国内IEEE802.15.4C标准申请的频段,也是为物联网行业特意申请的一个国内免费使用频段。目前困扰物联网行业的一个致命问题就是同频段干扰太多,2.4G是全球通用的,902~928 MHz是北美的,863~870 MHz是欧洲的,779~787 MHz是中国新开的,470-517MHz是国家电网计量频段,无需申请的。所以2.4G和433MHz使用的及较多,相对应的,干扰也就多。

物联网无线通信技术及其频谱划分-3

《关于增加800MHz频段微功率(短距离)无线电应用工作频率的通知》 信无函[2008]44号
为促进微功率(短距离)无线电技术的发展,满足社会需求,根据我国频率划分和使用情况,经研究,为微功率(短距离)无线电应用增加868-868.6 MHz工作频率。具体事宜通知如下:
一、该频段微功率(短距离)无线电设备的射频要求:
1. 发射功率限值:5mW(e.r.p);
2. 发射信号的占空比限值:1%;
3. 载波频率容限:100×10-6。
二、该频段无线电设备归类为“关于发布《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》的通知(信部无〔2005〕423号)”中的“各类民用设备的无线电控制装置”。

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