Thread 协议原生工作于 2.4 GHz 频段,但 Silicon Labs OpenThread SDK 通过引入专有(Proprietary)Radio PHY 支持,使 OpenThread 应用程序能够在 sub-GHz 频段(902–928 MHz)上运行。与 2.4 GHz 相比,sub-GHz 具备传播距离更远、穿透能力更强、干扰更少等优势,适用于覆盖面积大、障碍物多的工业和智慧农业等部署场景。本文档基于 AN1350,提供配置和使用 Proprietary Sub-GHz OpenThread 网络的完整指南。Documentation Index
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此特性目前仅支持 **单频段(Single-Band)**操作,要求同一网状网中的所有节点均运行启用了 sub-GHz 特性的应用程序,不支持 2.4 GHz 与 sub-GHz 节点混合组网。
Sub-GHz 的优势
与 2.4 GHz 频段相比,使用 sub-GHz radio 的主要优势包括:- 更远的传输距离:sub-GHz 信号在相同发射功率下传播距离更远
- 更少的信号衰落:在拥挤的环境中,sub-GHz 频段的多径效应和信号衰落相对较少
- 更低的干扰:相比 2.4 GHz(Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee 共存),sub-GHz 频段竞争较少
- 更低的功耗:在相同通信距离下,sub-GHz 可以以更低的发射功率完成通信
Proprietary Sub-GHz Radio PHY 规格
Silicon Labs 为 OpenThread 提供的 proprietary sub-GHz PHY 符合 NA FCC Part 15.247 规定,使用以下调制规格:调制参数
| 参数 | 配置值 |
|---|---|
| Modulation | 2-Level GFSK |
| Data Rate | 500 kbps |
| Tx Filter BT | 0.5 (Gaussian) |
| Modulation Index | 0.76 |
信道与频率规格
| 频段参数 | 值 |
|---|---|
| Channel Page | 23 |
| 频率范围 | 902–928 MHz |
| 信道间距 | 1.0 MHz |
| 信道总数 | 25 |
| 信道编号 | 0–24 |
| 第一信道中心频率 | 903.0 MHz |
完整信道与中心频率对照(902-928 MHz 频段)
完整信道与中心频率对照(902-928 MHz 频段)
902–928 MHz 频段共有 25 个信道,编号为 0–24,信道间距 1.0 MHz,中心频率从 903.0 MHz 开始依次递增。部分信道示例:
| 信道编号 | 中心频率 (MHz) |
|---|---|
| 0 | 903.0 |
| 1 | 904.0 |
| … | … |
| 23 | 926.0 |
| 24 | 927.0 |
PHR 长度与帧格式
Proprietary radio PHY 支持 2 字节 PHR(PHY Header)。对于支持的 127 字节 PSDU,第 2 字节的最后 7 位表示帧长度。硬件限制
构建 Sub-GHz OpenThread 示例应用
连接目标硬件并创建项目
连接支持 proprietary sub-GHz 的无线板(见硬件限制章节),打开 SSv5(Simplicity Studio 5)的文件菜单,选择 New > Silicon Labs Project Wizard,进入 Target、SDK 和 Toolchain Selection 对话框。确认目标硬件已正确填充,点击 NEXT。
选择示例工程
在 Example Project Selection 对话框中,使用 Technology Type 过滤器选择 Thread,在关键词栏搜索
ot-cli-ftd,选中后点击 NEXT。若未看到该示例,可能是所连硬件不兼容。可在 Launcher Perspective 的 My Products 视图中输入
EFR32MGxx,切换至 Examples 选项卡并按 Thread 技术类型过滤进行验证。完成项目配置
在 Project Configuration 对话框中,确认项目名称和文件位置设置,选择是否链接或复制 SDK 资源。除非需要修改 SDK 源码,否则保留默认选项并点击 FINISH,Simplicity IDE 将在 Project Configurator 中打开 ot-cli-ftd 项目。
启用 Proprietary Sub-GHz Support
在 SOFTWARE COMPONENTS 选项卡中,选择 Installed Components,找到 OpenThread 分类下的 Platform Abstraction 组件,点击 Configure,启用 Proprietary Sub-GHz Support 配置选项。
使用 Proprietary Sub-GHz 网络
支持 sub-GHz ISM 频段的 Silicon Labs 无线板设计在 US FCC 902–928 MHz 频段上运行,使用外部鞭状天线。使用此特性时,请务必通过无线板上的 SMA 天线连接器连接外部鞭状天线。