1. Sub-1GHz技术全景：ISM频段划分、LoRa vs FSK vs OOK技术对比、典型应用场景
各位好，我是老周。做嵌入式无线这行十几年了，从最早的CC1100到现在的Sub-1GHz多协议SoC，踩过的坑能绕实验室三圈。今天咱们先不急着抓包，把地基打牢——Sub-1GHz到底是个什么江湖？
1.1 ISM频段划分：谁在用这些“免费”的频谱？
Sub-1GHz，说白了就是工作在1GHz以下的ISM频段。为什么选这个频段？两个原因：绕射能力强，传得远；免费使用，但得守规矩。
全球主要Sub-1GHz ISM频段如下：
| 区域 | 频段范围 | 典型信道 | 最大发射功率 |
|---|---|---|---|
| 欧洲 | 863–870 MHz | 868.0 / 868.6 MHz | +14 dBm (25 mW) |
| 北美 | 902–928 MHz | 915.0 MHz | +30 dBm (1 W) |
| 中国 | 470–510 MHz | 470.0 / 486.0 MHz | +17 dBm (50 mW) |
| 日本 | 920–928 MHz | 922.5 MHz | +20 dBm (100 mW) |
| 印度 | 865–867 MHz | 866.0 MHz | +14 dBm (25 mW) |
你可能会问：为什么中国用470–510 MHz？其实这是当年为了兼容模拟电视的剩余频段。现在电视都数字化了，这块频谱就腾出来给物联网用了。我个人的习惯是，做国内项目首选486 MHz，干扰相对少一些。
1.2 三种主流调制方式：LoRa vs FSK vs OOK
选调制方式，就像选工具。锤子、螺丝刀、电钻各有各的用处。咱们一个一个说。
FSK（频移键控）
FSK是最经典的调制方式。用两个不同的频率代表0和1。优点是实现简单，功耗低，速率适中。缺点是对频率偏移敏感——收发双方的晶振必须对准。
我记得有一次调试一个FSK项目，接收端老是丢包。折腾了两天，最后发现是发射端的晶振偏差了30 ppm，导致频率漂出了接收滤波器的带宽。从那以后，我养成了一个习惯：FSK项目必须做AFC（自动频率校正）。
OOK（开关键控）
OOK更简单——有载波就是1，没载波就是0。说白了就是“发与不发”。优点是电路极简，成本最低。缺点是抗干扰能力差，而且容易被截获。
OOK现在主要用在什么场景？车库门遥控器、简单的传感器报警。我个人的建议是：除非成本压力极大，否则别用OOK做数据通信。为什么？因为OOK对突发噪声毫无抵抗力——一个电火花就能让你的数据全乱套。
LoRa（长距离扩频）
LoRa是Semtech公司的专利技术，用的是扩频调制。它的核心思想是：用更宽的带宽换取更高的接收灵敏度。LoRa的灵敏度能做到-148 dBm，比FSK高出20 dB以上。
你想想看，-148 dBm是什么概念？相当于把一根头发丝扔到太平洋里，还能把它找出来。这就是LoRa能传几公里的原因。
三种调制方式的对比：
| 参数 | FSK | OOK | LoRa |
|---|---|---|---|
| 接收灵敏度 | -120 dBm | -110 dBm | -148 dBm |
| 数据速率 | 1–500 kbps | 0.1–100 kbps | 0.3–50 kbps |
| 抗干扰能力 | 中等 | 差 | 强 |
| 功耗（接收） | 10–15 mA | 5–10 mA | 10–15 mA |
| 成本 | 中等 | 低 | 高（含专利费） |
| 典型距离 | 500 m–1 km | 100–500 m | 2–15 km |
- 需要低成本、短距离、简单开关控制 → OOK
- 需要中等速率、可靠通信、功耗敏感 → FSK
- 需要超远距离、穿墙、低速率数据采集 → LoRa
1.3 典型应用场景：智能抄表与工业传感
Sub-1GHz最大的优势就是穿墙能力和覆盖范围。咱们看看两个最典型的场景。
智能抄表
水表、气表、电表，这些设备通常安装在楼道、地下室、甚至铁皮柜里。2.4 GHz信号穿一层墙就衰减得差不多了，但Sub-1GHz能穿2–3层墙。
我参与过一个智能气表项目，用的是470 MHz频段、FSK调制。现场情况是：气表在厨房，集中器在楼道电井里，中间隔了两堵混凝土墙。2.4 GHz的方案根本连不上，换成Sub-1GHz后，通信成功率从30%提升到了98%。
智能抄表的关键指标：
- 数据量：每次上报几十个字节（表读数、状态、电池电压）
- 上报频率：每天1–4次
- 电池寿命：要求6–10年
- 网络规模：一个集中器带几百到上千个表
工业传感
工厂里的温度、压力、振动传感器，环境比抄表更恶劣。金属设备、电机干扰、粉尘、高温……这些都对无线通信提出了挑战。
工业传感我推荐用LoRa。为什么？因为工业现场干扰源多，FSK在这种环境下容易误码。LoRa的扩频增益能有效对抗窄带干扰。
我记得有一次在钢铁厂调试，现场有巨大的变频电机，一启动就把FSK信号全淹没了。换成LoRa后，虽然速率降到了1 kbps，但数据一个都没丢。嗯，这就是LoRa的硬实力。
工业传感的典型参数：
- 数据量：每次几十到几百字节
- 上报频率：几秒到几分钟一次
- 可靠性要求：丢包率 < 0.1%
- 实时性：端到端延迟 < 1秒
1.4 知识结构图：Sub-1GHz技术全景
下面这张图把咱们这一章的核心内容串起来了。你可以把它当作一个思维导图，以后做方案选型时拿出来看看。