Частота 868 мгц что это
Анализ частот 433MHz и 868MHz, применяемых в беспроводных системах сигнализаций
Беспроводная система сигнализации обладает такими качествами, как портативность, лёгкость в установлении и отсутствие проводов.
Все сигналы для связи с устройствами передаются по жестко заданным частотам. Как правило, в каждой стране есть свой бесплатный спектр радиочастот, а есть правительственный, распределение которого регулируется «Таблицей распределения полос частот между радиослужбами РФ», Постановление. Правительство РФ. 15.07.06 439-23. Можете скачать документ.
В документе перечислен весь перечень существующих радиочастот и указаны в каких диапазонах разрешено использовать коммерческим организациям. Согласно приложению №2 частота 433MHz лежит в диапазоне: 433,050 — 434,790 МГц и относится к неспециализированным устройствам радиочастотной идентификации, устройствам охранной радиосигнализации автомашин, а частота 868MHz (868 — 870 МГц) к неспециализированным устройствам охранной сигнализации.
На базе этих частот создают беспроводные охранные сигнализации.
Диапазон ISM
К бесплатным беспроводным каналам связи относится международный диапазон ISM (аббревиатура от Industrial, Scientific and Medical). Для его применения не требуется лицензирование. Bluetooth, Wi-Fi, IEEE 802.15.4, Zigbee работают в этом диапазоне.
Таблица распределения радиочастот
Благодаря высокой скорости работы радиоканала, высокой устойчивости к ошибкам связи и малому энергопотреблению этот диапазон применяется в большинстве современных устройств. Частоты 433MHz и 868MHz — это две главные группы, которые обычно используются в системе беспроводной сигнализации.
Особенности
Полоса частот 433MHz часто используется для управления многих устройств, перечислим распространенные:
868MHz предназначается для связи между беспроводными сетями датчиков. Большинство беспроводных систем используют частоту 433MHz, однако, она может работать нестабильно в условиях большого города. Главное требования предъявляемое к устройствам, работающих на этих частотах состоит в том, что они не должны создавать помех другим радиоэлектронным средствам.
Зависимость ослабления сигнала от расстояния
Дальность действия устройств, работающих на частоте 433MHz и 868MHz невелика, и сокращается в зависимости от наличия посторонних объектов на пути передачи сигнала. Частота 433MHz хорошо себя зарекомендовала для подвижных объектов. 868MHz имеет преимущество в скорости передачи, обмена данных и дальности передачи сигнала.
Зависимость ослабления сигнала от встречаемых препятствий
Усиливают сигнал при помощи антенн. Однако, у радиоволн отсутствует способность огибать препятствия. В законодательстве нет запретов на количество используемых ретрансляторов, репитеров и антенн, создав сеть из радиопередатчиков можно осуществлять передачу любого вида сигнала.
Считается наиболее надежная охранная сигнализация, построенная по радиочастотным протоколам. Например, Сбербанк издавал внутренний документ о запрете использования GSM-сигнализаций, поэтому все их объекты оснащены радиочастотными сигнализациями. Это можно объяснить двумя важными показателями: скорость срабатывания и передачи сигнала (мгновенное срабатывание), защищенность канала.
У меня остался один из таких радиопередатчиков, который до сих пор применяется вневедомственной охранной и некоторыми ЧОП-ами.
Внешний вид RF радиомодуля ATSU100 (производитель Израиль)
Сверху модуля производится подключение внешней антенны, справа разъем RS-232 для диагностики неисправностей, снизу для подключения датчиков
Клеммная коробка для подключения датчиков и питания к модулю ATSU100
Подведем итог преимуществ частоты 433MHz и 868MHz:
Улучшение сигнала
С точки зрения расстояния сигналы с большей длиной волны проходят большее расстояние и проникают через объекты лучше, чем сигналы с короткими длинами волн. Технически 433MHz может пройти большее расстояние, чем 868MHz.
Мощность передачи и чувствительность приемника — это два фактора, которые определяют диапазон. дБ — это децибелы, логарифмические единицы, которые используются для измерения радиочастотной мощности. Передача мощности относится к количеству ВЧ мощности, которая выходит из РЧ передатчика. Чувствительность приемника относится к минимальному уровню сигнала радио, она же может демодулировать. Большая мощность передачи может привести к большей дальности передачи.
Обработка нижеприведенных частот может улучшить качество передаваемого сигнала:
Второй способ усиления сигнала — применение внешних антенн.
Внешние антенны для улучшения сигнала
Размер антенны, направление и место ее установки влияет на качество улавливаемого сигнала, так как она прямо пропорциональна длине волны, поэтому их устанавливают как можно выше и в открытых местах.
Сравнение дальности действия радиоканальных систем диапазонах 433 и 868 МГц, 2,4 ГГц
Целью статьи является сравнение результатов измерений дальности действия различных радиосистем в конкретном здании с бетонными стенами и проверка соответствия полученных дальностей с заранее рассчитанными теоретическими величинами.
В настоящее время на рынке систем безопасности наиболее распространены внутриобъектовые радиоканальные системы сигнализации, работающие в следующих диапазонах частот: 433 и 868 МГц, 2,4 ГГц. Это нелицензируемые диапазоны с разрешенной максимальной мощностью передатчика 10 мВт (для 433 и 868 МГц), а также 100 мВт (для 2,4 ГГц). Однако при использовании диапазона 2,4 ГГц необходимо зарегистрировать установленное на объекте оборудование в территориальных органах Роскомнадзора.
Диапазон 433 МГц в России ужеболее 10 лет широко применяется для систем сигнализации. Несколько лет назад у нас и в Европе «открыли» новый диапазон — 868 МГц. Необходимо отметить, что в России невозможно применение радиосистем для этого диапазона, произведенных в Европе, так как ни один из европейских поддиапазонов не отвечает российским требованиям.
Диапазон 2,4 ГГц используется в основном для скоростной передачи данных в сетях WiFi, WiMAX и т.д. Производство радиоканальных систем охранно-пожарной сигнализации в этом диапазоне стало возможным с появлением маломощных передатчиков, работающих в протоколе ZigBee.
Расчет дальности радиосвязи в здании
Проведем оценку дальности радиосвязи между извещателем и приемно-контрольным прибором (ПКП) в здании. Напомним, что каждая пара радиоустройств характеризуется энергетическим запасом (потенциалом), который необходим для компенсации ослаблений радиосигнала. Для устойчивой работы на этом радиоинтервале должен быть предусмотрен энергетический запас в 20–25 дБ. Дальность радиосвязи определяется четырьмя параметрами:
Определим начальные условия.
Мощность передатчика
Максимальная разрешенная мощность передатчиков в диапазонах 433 и 868 МГц равняется 10 мВт. В диапазоне 2,4 ГГц разрешенная мощность составляет 100 мВт. Но, для того чтобы обеспечить несколько лет работы устройств от батарей, необходимо снизить мощность излучения до тех же 10 мВт. Таким образом, мощность передатчиков одинакова для всех радиосистем — 10 мВт.
Чувствительность приемника
Будем рассматривать радиосистемы с двухсторонним протоколом обмена, то есть в каждом устройстве используется приемопередатчик. Для радиоустройств, работающих на частотах 433 и 868 МГц, используются трансиверы, максимальная чувствительность которых равна 107 дБм. Для трансиверов диапазона 2,4 ГГц чувствительность не превышает 100 дБм. С учетом мощности излучения передатчиков получаем энергетический запас 117 дБ для диапазонов 433/868 МГц и 110 дБ для 2,4 ГГц.
Ослабление сигнала в свободном пространстве
Оно определяется рабочей частотой системы. График зависимости ослабления сигнала в свободном пространстве от расстояния представлен на рис. 1.
Ослабление сигнала при прохождении через стены помещений
Значения ослабления сигнала при прохождении через стены помещений представлены в табл. 1.
Если толщина стены превышает некоторую предельную величину, то радиосигнал не будет проходить через нее. Предельная толщина стены для разных диапазонов частот представлена в табл. 2.
| Материал стены | Частотный диапазон, Мгц | Предельная толщина, м |
|---|---|---|
| Кирпич | 433 | 4,3 |
| 868 | 2,18 | |
| 2,4 | 0,78 | |
| Бетон | 433 | 0,47 |
| 868 | 0,24 | |
| 2,4 | 0,09 |
Рис. 1. Зависимость ослабления сигнала в свободном пространстве от расстояния
В качестве примера возьмем здание с бетонными стенами. Будем считать, что толщина стен не превышает предельную величину, и дополнительных препятствий не существует. Проведем расчет дальности устойчивой радиосвязи между приемно-контрольным прибором и извещателем.
Рассмотрим три случая.
1. Расстояние 15 м, 2 стены.
Энергетический запас для всех диапазонов больше 20 дБ, что достаточно для стабильной радиосвязи.
2. Расстояние 20 м, 3 стены.
Для диапазона 433 МГц энергетический запас равен 36 дБ, для диапазона 868 МГц — 30 дБ, для диапазона 2,4 ГГц — 14 дБ.
Энергетический запас больше 20 дБ только для диапазонов 433 и 868 МГц.
3. Расстояние 25 м, 4 стены.
У диапазона 433 МГц энергетический запас равен 24 дБ, у диапазона 868 МГц — 18 дБ, у диапазона 2,4 ГГц отсутствует связь.
Энергетический запас больше 20 дБ только для диапазона 433 МГц (устойчивая радиосвязь). Для диапазона 868 МГц — неустойчивая радиосвязь.
Таким образом, мы определили, что расчетные значения максимальной дальности устойчивой радиосвязи для разных диапазонов отличаются и составляют:
Теперь давайте сравним полученные величины с результатами практических измерений в здании.
Результаты практических измерений
Специалистами были произведены замеры дальности устойчивой радиосвязи и максимальной дальности между приемно-контрольным прибором и извещателем для каждого из рассматриваемых диапазонов. Результаты показаны на рис. 2–4.
Дальность устойчивой радиосвязи — расстояние, при котором энергетический запас на быстрые и медленные замирания между приемно-контрольным прибором и извещателем не меньше 20 дБ (на рисунках отмечено зеленой заливкой).
Рис. 2. Дальность радиосвязи на частоте 433 МГц
Рис. 3. Дальность радиосвязи на частоте 868 МГц
Рис. 4. Дальность радиосвязи на частоте 2,4 ГГц
Максимальная дальность — расстояние, при котором за период контроля приемно-контрольный прибор принимает хотя бы один тестовый сигнал от извещателя (отмечено коричневой заливкой).
Итоги сравнения
Рис.5. Размещение на плане объекта приемно-контрольных приборов и радиорасширителей в соответствии с выполненными расчетами по дальности действия радиоустройств
3 шага до проекта
Напомним порядок действий при работе с радиоканальным оборудованием:
М.С.Елькин, специалист отдела технической поддержки компании «Аргус-Спектр»
Использование диапазонов 433 и 868 МГц в системах промышленной телеметрии
Выбор частотного диапазона оказывает существенное влияние на характеристики проектируемой беспроводной системы, т.к. этот параметр неразрывно связан с дальностью связи, пропускной способностью, энергопотреблением и даже с финансовыми и инженерными затратами на проектирование. В статье будут рассмотрены преимущества и недостатки субгигагерцевых безлицензионных диапазонов частот по сравнению с диапазоном 2,4 ГГц, широко используемым в потребительской электронике.
В диапазоне 2,4 ГГц работают такие популярные стандарты как Bluetooth, Wi-Fi и ZigBee. Однако значит ли это, что это лучший выбор разработчика при проектировании любой системы? Разумеется, нет. Субгигагерцевые диапазоны обеспечивают ряд преимуществ в виде большей дальности, сниженного энергопотребления, меньшей стоимости для таких приложений как системы безопасности и сбора данных со счетчиков энергии, низкоскоростные устройства промышленной телеметрии и домашней автоматизации. Примерное соотношение дальности связи и скорости передачи данных для различных беспроводных стандартов приведено на рисунке 1.
Рис. 1. Примерное соотношение дальности связи и скорости передачи данных для различных беспроводных стандартов
В Российской Федерации выделены два субгигагерцевых диапазона частот, где возможно безлицензионное применение радиопередающих устройств — 443 и 868 МГц. Термин «безлицензионный» означает, что потребитель может использовать радиопередающие устройства без специальных разрешений и регистрации. Однако необходимо, чтобы технические характеристики радиопередающих устройств отвечали техническим требованиям, утвержденным решениями Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ). За это отвечает производитель этих устройств, подтверждая соответствие их параметров установленным нормам.
Рис. 2. Разрешенные полосы в 868…870 МГц
Рис. 3. Затухание сигнала на разных частотах
Рис. 4. Ослабление сигнала на частоте 900 МГц различными препятствиями
Рис. 5. Полноразмерные и миниатюрные антенны
Рис. 6. Объем памяти для различных стеков протоколов
Рис. 7. Радиочастотные модули разных производителей на базе трансивера СС1101