工業(yè)無線技術(shù)的五個準則受用整個領(lǐng)域

不管使用哪種捷變方案，RF捷變同樣依賴于所使用的RF頻譜和通道規(guī)模。所使用的RF頻譜會影響可用捷變空間。例如，由于受到頻率分配的制約，同工作頻率較高的系統(tǒng)相比，工作頻率較低的系統(tǒng)的捷變空間較小。例如，2.4GHz系統(tǒng)約有100MHz的可用頻譜，而900MHz系統(tǒng)只有大約26MHz。

通道寬度也是影響RF捷變能力的一個重要因素。通道寬度越小，則在頻譜中捷變的空間越大，RF捷變能力越強，避免干擾并在干擾之間找到合適位置的能力越強。例如基于802.15.4的系統(tǒng)的通道寬度為5MHz，只有16個可用通道，而通道寬度為1MHz的系統(tǒng)通常有80個可用的通道，因而有更多可用的避擾位置。

因而，可靠性是由鏈路預(yù)算、RF捷變能力和所使用的RF頻譜所共同決定的。在相同的RF頻譜上，無線系統(tǒng)的可靠性與鏈路預(yù)算和RF捷變能力正相關(guān)。另外，盡管低頻技術(shù)對某些特定環(huán)境有出眾的表現(xiàn)(如某個較低頻率的技術(shù)應(yīng)用于遍布水管的工廠時)，但同可提高鏈路預(yù)算和RF捷變能力的頻率較高的技術(shù)相比，仍相形見絀。簡單性

理想地，工業(yè)領(lǐng)域的無線系統(tǒng)應(yīng)能夠完成與有線系統(tǒng)相同的功能，且要能簡單地加以實現(xiàn)。我們應(yīng)該從兩個不同的角度來考慮簡單性問題：其一是從設(shè)計終端產(chǎn)品以替代有線產(chǎn)品的工程師的角度;其二是從安裝和使用這些產(chǎn)品的用戶的角度。

從工程師的角度，可以把簡單性定義為設(shè)計、開發(fā)和實現(xiàn)無線系統(tǒng)的容易程度。在這一點上，簡單性涉及所包含的元件易用性、有哪些可用于設(shè)計和開發(fā)的輔助工具、以及是否有經(jīng)認證的元件以消除或減小令人畏懼的當(dāng)?shù)責(zé)o線認證過程。靈活的可編程技術(shù)可使工程師最大限度地調(diào)整所設(shè)計的系統(tǒng)，提高無線系統(tǒng)的易用性。

然而，靈活性和可編程能力通常會增加復(fù)雜性;因而，開發(fā)環(huán)境和工具(包括硬件工具和軟件工具)必須便于使用和理解。包含開發(fā)和評估套件的工具可幫助全面地評估和理解硬件及軟件。理想地，工程師應(yīng)獲得完整的無線協(xié)議棧及應(yīng)用示例庫、幫助文檔和實例代碼以便加快學(xué)習(xí)進程。

從用戶的角度來說，簡單性涉及在目標環(huán)境中安置和激活無線設(shè)備的簡便性及對相關(guān)業(yè)務(wù)流程的影響。例如，系統(tǒng)可靠性和傳輸范圍影響無線技術(shù)的試運行故障率。存在試運行故障的系統(tǒng)將最終要通過現(xiàn)場考察來確定最優(yōu)的位置和通信路徑。

另外，適應(yīng)業(yè)務(wù)流程的技術(shù)可以使用戶迅速地把該技術(shù)帶來的好處整合到日常操作中。這些技術(shù)包括用于監(jiān)視和遙控?zé)o線執(zhí)行器的可編程的靈活性接口及其對自動響應(yīng)系統(tǒng)的支持邏輯。這些接口通常被稱為儀表盤(dashboard)，可以方便地把無線網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息整合到現(xiàn)有的報告和分析過程中。

總的來說，無線系統(tǒng)最終須變得與有線系統(tǒng)同樣易于管理和使用。從工程師和用戶角度對系統(tǒng)做出定性的評價有助于理解和實現(xiàn)這個目標。

功效

功效是對無線系統(tǒng)功耗水平的一種度量。衡量無線方案優(yōu)劣的較為傳統(tǒng)的方式是測量系統(tǒng)所用元件的功耗，但這并不是問題的全部。例如，一個大部分時間處在最低功耗狀態(tài)(睡眠模式)的高可靠性系統(tǒng)通常將比只在收發(fā)狀態(tài)功耗低但不太可靠的系統(tǒng)功效更高，因為這些不太可靠的系統(tǒng)處在睡眠模式的時間較少，而更多時間處在高功耗的轉(zhuǎn)發(fā)模式。因而，可靠性是衡量系統(tǒng)實際功效的一個重要指標。

除可靠性之外，主動電源管理(動態(tài)地控制輸出功率)等系統(tǒng)行為也可以降低功耗和提高功效。一直致力于把輸出功率降低到通信所必需使用的最低水平的系統(tǒng)將不僅是可靠的而且是高功效的。這種意義的功效，盡管對無線電技術(shù)而言并不是新概念，但從保證系統(tǒng)切實減小系統(tǒng)功耗方面，卻是一個新概念。

傳輸范圍

傳輸范圍是無線電信號可以傳輸且被接收器可靠編譯成數(shù)據(jù)的距離?？紤]到工業(yè)領(lǐng)域不斷改變且不利于RF傳輸?shù)沫h(huán)境，在確定什么技術(shù)可以得到最佳傳輸范圍時，最重要的指標是鏈路預(yù)算和可靠性。無線系統(tǒng)也可以通過片上和非片上功率放大器來提高其鏈路預(yù)算。如果實現(xiàn)過程中使用上述功率放大器，高度可靠系統(tǒng)的傳輸范圍會更大。另需指出，高功效系統(tǒng)只在絕對必要時才使用這些導(dǎo)致功耗增大的放大器。

其它擴展無線系統(tǒng)傳輸范圍的方法包括使用中繼器、路由器和對等通信等技術(shù)。由于在延遲和通信路徑方面存在較大的不確定性，這些基于無線協(xié)議的技術(shù)增加了復(fù)雜性，提高了功耗并降低了可靠性。因而，保持所有指標不變而提高傳輸范圍的最佳方式是提高可靠性或用功率放大器進一步提升信號的幅度，但這受到當(dāng)?shù)仡l率使用條例的限制。

成本

由于無線系統(tǒng)涉及眾多指標，對某個特定的操作環(huán)境，最低成本并不總是最優(yōu)的。相反，我們關(guān)注的應(yīng)該是整個系統(tǒng)的成本。例如，如果由于可靠性低而使用了高成本的權(quán)宜方案(如由于鏈路預(yù)算低而增加功率放大器的數(shù)量、使用有線后援系統(tǒng)等)，那么，在評價無線系統(tǒng)時，也需把這些成本包含進來。另外，如果系統(tǒng)可以完成更多的功能和從總體上給系統(tǒng)帶來進一步的好處，也應(yīng)該把這些新能力的價值考慮進來——實際上，應(yīng)從該系統(tǒng)的總成本中減去這個價值。