发个干货技术贴吧，关于射频技术 (转载)

【 以下文字转载自 Programming 讨论区 】
发信人: TeacherWei (TW), 信区: Programming
标 题: 发个干货技术贴吧，关于射频技术
发信站: BBS 未名空间站 (Thu Oct 24 14:17:09 2019, 美东)

昨天我说了，FCC报告，能够看出很多东西。
射频IoT产品推广最大的阻碍，其实是通信的可靠性问题。
这个问题其实目前依然是世界难题。只不过大家都不知道罢了。行业内的，傻逼才会去说这个问题。
现实的问题是，无限提高输出功耗是不行的，而且是犯法的。因此小范围“personal
area network ”最好的技术是mesh。也就是通信可以通过中间节点转发。“跳过去”。
mesh以前就是Zigbee和ZWave。现在wifi也有mesh。wifi mesh其实是中继转发。提高覆盖面积。
这里，我们先讲一下最新的zigbee mesh的产品。就用某尚未发售的墙内开关的FCC报告来举例。
Zigbee用802.15.4 radio。一共16个channel （11-26），频率从2.405-2.480GHz。
Zigbee在组网的时候，要从11-26这16个频道里面，随机的选一个频道锁定为通信频道
的（或者通过检测能量找一个最闲的）。
现实中，各种产品都要有严格的尺寸限制，比如墙内开关，所有器件，都要在一个
4mmX6mm的PCB上，包括天线也要印在PCB上面。
无线通信，肯定是信号越强，通信距离越长。假定发射接收能力是对称的，每3dBm，距离变化一倍。
下面看这款产品的FCC报告，峰值输出功率，频道11-18信号很好，有17-18dBm，但是从18到26频道，增益迅速衰减，频道26的信号增益已经达到了-1.21。
这说明什么？说明该产品，最好的通信距离，和最差的通信距离，差距可以超过80倍！一半的频道，通信距离可以超过100米，但是如果不幸加入一个频道26的网络，通信距
离可能还不到10米！
射频设计包含两个部分，巴伦电路设计，和天线设计。FCC传导测试，只能测试天线前
的输出。天线印在PCB上，会有进一步衰减，尤其是设计不好的天线。
有人肯定会提问题，为什么输出增益不能均匀一下呢？把高频增益提高一下？这就牵扯到设计难度了，宽带巴伦电路的设计技巧也是很困难的！不是谁都能掌握的。
是不是送检的样品质量不好呢？这东西，掌握设计理论才能设计出来。否则你一片都造不出来！而且，这份报告其实已经耍赖皮了，用span 5mhz的频率窗口数据好看一些，
而FCC标准的是3mhz。送检样品，其实大家都想把最好的性能展现出来。
这个产品，用的是NXP还未量产的芯片，前端加了个巨大的功率放大器，输出功率达到
了26dBm，也就是398毫瓦。输出功率这么大，对于电池供电的低功耗传感器，尤其的需要双向快速响应的（比如6-8秒），是非常吃亏的。
如果我们要是问用户，现在两个产品：
产品A：398毫瓦，通信距离最好100多米，最差不到10米，看运气
产品B：5毫瓦（7dBm），通信距离全频段50米。
你会选哪一个？
对于低功耗设备，5毫瓦比398毫瓦，电池寿命长79倍。
Zigbee网络，能够mesh转发。这个转发的机制就是有些设备做router路由器，有些设备做end device终端设备。终端设备需要找一个路由器router做parent来组网。
我们说通信距离50米还是100米，都是指空旷可视无障碍物，信号在空气中衰减。实际
环境有各种障碍物，还有各种信号反射，干扰。
如果通信100多米，上百个设备全当router会如何？这就是密集网络（dense network）。上百个设备全当router会阻塞整个网络。因为每个router每15秒要广播邻居的路由信息。
因此，router不能多，也不能少，还要布置在合适的位置上。这些全凭运气！
那么，能不能改进算法，让节点自动在router和end device切换呢？这样就能自适应大网络和密集网络。当然可以，但是这些，Zigbee是绝对不会去做的！
这就是我在做的工作，自适应mesh网络。其实通信距离50米足够了。实际上可靠性会非常非常高。因为网络一直保持最优化，布置不需要靠运气。而且，还能给出优化建议（比如两点间）需要加一个中间节点之类。
自适应网络，是很重要的。我自己家3层楼，每两点的通信路由都不一样。
自家拥有一个设备和传感器mesh网络，通信可靠性堪比医疗级别的，怎一个爽字了得？那么，wifi mesh呢？转发节点太少，依然不能自动优化，改wifi密码需要花半天重新
设置家里上百个设备。偷偷上云偷隐私，安全不高当肉鸡，而且目前普遍没有访问控制，任何客人在内网都能访问。而且，低功耗传感器，根本就没人搞！
其实Zigbee目前基本已死，很大程度这个联盟把自己玩死。出货量一直达不到厂商要求，也就是一年几十亿垃圾的那种级别。
目前，所有厂商的资源都押宝Bluetooth mesh。拼命做便宜，达到一年几十亿垃圾的量。但是那个mesh实在扯蛋，和Zigbee不同，Bluetooth mesh采用的是洪水泛滥（flood
）方式，就是所有临近节点无脑转发。还自己号称类似“水波荡漾”，造成了延迟和带宽的双重问题。
不同于802.15.4，通信包payload可以远超50字节，Bluetooth mesh payload竟然只有
11字节！
而且，bluetooth mesh标准还没有出来。主导的竟然是阿里。
同样的mesh，为啥不完善zigbee呢？因为bluetooth天然可以接入手机，通过手机上传
到云，方便偷啊方便偷。
说到安全性，目前zigbee和bluetooth，系统基本只有1-2个密钥是可用的。
我不give any shit，我的协议栈，任何两点互控都是独立的密钥，是唯一实现端到端
加密的。系统可以有成千上万个独立密钥。为什么呢？because I can! Why the fuck not?

真正讨论技术没人顶

无线是辣鸡

讚技術貼。
之前玩過Raspberry Pi + Xbee

【 在 ferrygao (发糕发糕刷题拿大包不要拿错包) 的大作中提到: 】
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: 标 题: 发个干货技术贴吧，关于射频技术
: 发信站: BBS 未名空间站 (Thu Oct 24 14:17:09 2019, 美东)
: 昨天我说了，FCC报告，能够看出很多东西。
: 射频IoT产品推广最大的阻碍，其实是通信的可靠性问题。
: 这个问题其实目前依然是世界难题。只不过大家都不知道罢了。行业内的，傻逼才会去
: 说这个问题。
: 现实的问题是，无限提高输出功耗是不行的，而且是犯法的。因此小范围“personal
: area network ”最好的技术是mesh。也就是通信可以通过中间节点转发。“跳过去
”。
: mesh以前就是Zigbee和ZWave。现在wifi也有mesh。wifi mesh其实是中继转发。提高覆
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