«Почему вы не используете LoRa?»
«Почему не Wi-Fi?»
«А ZigBee разве не лучше?»
FSK модуляция - осознанный выбор технологии: мы могли бы использовать любую из этих технологий, но выбрали FSK не случайно.
Наши устройства используют радио-модули, которые поддерживают разные стандарты, однако мы выбрали FSK модуляцию как лучший вариант именно для нашей задачи.
FSK — не лучше других, а лучше для решения нашей задачи!
Изобилие информации и бытовая распространенность ZigBee, LoRA, BLE создают впечатление, что все прочие, это устаревшие или неэффективные технологии. Но любой квалифицированный инженер скажет, что каждая из перечисленных технологий не конкурирует с другой, а применяется в своей области.
Энергопотребление и срок службы — годы работы на одной батарейке
Любая из перечисленных технологий первым делом заявит - я энергоэффективная, я могу работать год от одной батарейки. Чудесно, для датчика протечки воды в частном доме.
Мы же, поставщики коммерческих решений, кол-во оборудования на объектах на порядки превышает домашнее, мы не можем обременять наших клиентов заботами о замене батареек, нам нужны большие сервисные промежутки, 3-4-5 лет.
Маленькое сравнение , отправка одного и того-же короткого сообщения размером 10 байт на скорости 9600 бит/с и затраченная энергия:
Для FSK - 23.1 мкАч
Для LoRa - 92.6 мкАч
Для Wi-Fi - 347.2 мкАч
Для BLE - 34.7 мкАч
FSK – наиболее энергоэффективен (в 4 раза экономичнее LoRa и в 15 раз Wi-Fi).
Радиус действия и мощность сигнала - не большой , не маленький, а по законам и регламентам РФ.
Самый большой радиус и как будто-бы желанный - LoRa. Бывает в лицензируемом и нелицензируемом частотном диапазоне - нас интересует только НЕ лицензируемый, но он в свою очередь требует соблюдения лимита времени передачи (Duty Cycle). Это означает необходимость длительных пауз между отправками данных - для России Доля использования эфира: не более 0,1% времени. Также есть ограничения на использование вблизи мест с особыми требованиями безопасности. К тому же нелицензированный диапазон частот очень узок.
Wi-Fi - мы его исключили еще на этапе энергозатрат, но с покрытием тоже не все в порядке, радиус действия маловат и нужно строить mesh сети.
BLE - тут с энергетикой порядок, но радиус сравнимый с WiFi, также нужно строить mesh сети, ничего сложного но обслуживание и сложнее разворачивать.
ZigBee - прекрасная технология но архитектура сети предполагает наличие координаторов, роутеров ZigBee, сеть нужно администрировать, узловое оборудование должно быть всегда включено.
FSK - Точка-точка (Point-to-Point) – без посредников , передатчик сразу отправляет сигнал приемникам, радиус действия 200 метров прямая видимость. Около 100 м. в заднии. 100 метров - это много, много как для ресторана, так и для больницы или производственного помещения.
В системах вызова предполагается, что персонал находится поблизости и помощь будет оказана в кратчайшее время. Дальние расстояния просто не нужны. Однако для стабилизации или расширения сети (подвалы, обилие металлоконструкций, эл. наводки) применяется повторитель сигнала (реппитер) - пассивное оборудование не требующее контроля и администрирования.
Диапазон безлицензионный. Мощность передатчика 10 мА.
Мы намеренно опускаем тему задержки передачи сигнала хоть и у FSK она самая маленькая, но в нашем бизнес процессе задержка до нескольких секунд не играет роли.
Нам нужны метры, а не километры. Но метры очень стабильные, устойчивые к помехам.
Узкополосная передача. FSK использует узкую полосу частот, что снижает вероятность интерференции с другими сигналами в эфире.
Представьте, что вы находитесь в большом шумном кафе, где одновременно говорят десятки людей.
Широкополосный сигнал (Wi-Fi, ZigBee, BLE) – это как разговаривать с другом за большим столом, где говорят сразу несколько человек. Голоса мешаются, приходится повышать голос, а иногда слова теряются в общем шуме.
Узкополосный сигнал (FSK) — это как наклониться и сказать на ухо. Ваш голос направлен только к собеседнику, окружающий шум меньше влияет на вашу речь, и сообщение передаётся чётче.
FSK - 12.50 kHz
LoRa - 125-500 kHz
ZigBee - 2 MHz
BLE - 2 MHz
WiFi - 20-80 MHz
К тому же, узкополосный сигнал лучше проходит через стены - Чем уже полоса частот, тем меньше сигнал рассеивается и теряет энергию.
Диапазон 433 мГц в настоящее время менее загружен чем остальные. Раньше было наоборот, там жили автосигнализации, жутко мешали друг другу. В результате, производители массово мигрировали на другие частоты, плюс смещение внимания потребителя в сторону LoRa, ZigBee, BLE, WiFi привело к освобождению диапазона - шлагбаумы, ворота также ушли.
Меньше устройств = меньше помех.
Во всем остальном, и как правило очень важном в других областях, FSK проиграет конкурентам, но нам, в нашем решении, эти преимущества не нужны.
