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E51系列Wi-SUN通信模组方案详解

E51系列Wi-SUN通信模块物联网方案解析:Mesh组网技术赋能智慧城市与工业互联

一、E51系列Wi-SUN通信模块方案概述

E51系列是成都亿佰特基于Silicon Labs EFR32FG25芯片开发的Wi-SUN通信模块,专为远距离、大规模物联网场景设计。该系列支持470-510MHz(E51-470NW16S系列)和860-925MHz(E51-900NW16S系列)频段,分为节点模块(NR型号)和网关路由模块(BR型号),可通过Mesh组网实现“自组织、自修复、多跳传输”的广域覆盖,单跳通信距离达2.5km,支持千级节点接入,是智慧城市、智能公用设施、工业物联网等场景的理想通信方案。

作为Wi-SUN(Wireless Utility Networks)技术的代表性产品,E51系列遵循IEEE 802.15.4g通信标准,融合OFDM调制技术与Mesh拓扑,解决传统无线通信“距离近、容量小、抗干扰弱”的痛点,为物联网大规模部署提供高可靠、低功耗的底层通信支撑。

二、E51系列Wi-SUN通信模块技术特点:从协议到硬件的全方位突破

1、Wi-SUN协议栈优势:标准化与大规模组网能力

多协议兼容:符合IEEE 802.15.4g、Wi-SUN FAN、6LoWPAN等标准,支持IPv6协议,可直接接入互联网,无需协议转换;

Mesh自组网:支持24级拓扑多跳传输,节点自动发现邻居并建立路由,网络故障时自动修复,确保通信不中断;

千点级容量:单网关可接入1000+节点,满足智慧城市(如百万级电表部署)、工业园区等大规模场景需求;

抗干扰与安全:采用自动跳频技术(避开同频干扰),支持AES-128/256加密、安全引导(RTSL)、ARM TrustZone®,数据传输防窃听、防篡改。

2硬件性能:高性能SoC与低功耗设计

核心配置:32位ARM Cortex-M33内核(97.5MHz),集成DSP指令与浮点单元,1152KB Flash+256KB RAM,支持复杂协议栈与二次开发;

射频能力:发射功率16dBm(软件可调),接收灵敏度-117.7dBm(GFSK调制,10kbps)、-116.8dBm(OFDM调制,MCS0),空旷环境单跳距离达2.5km;

低功耗优化:接收电流7.5-11mA,发射电流73-81mA,支持深度休眠模式,电池供电节点续航可达数年;

宽环境适应:2.0-5.5V宽电压供电,-40~+85℃工作温度,IPEX/邮票孔天线接口,适应工业级恶劣环境。

三、E51系列Wi-SUN通信模块性能参数对比

1、Wi-SUN模组工作参数对比

参数类别

指标

E51-470NW16S系列

E51-900NW16S系列

备注

工作频段

频率范围

470-510MHz

860-925MHz

支持470MHz抄表频段、868/915MHz欧美频段

射频性能

发射功率

16dBm(软件可调)

16dBm(软件可调)

满足FCC/CE标准

接收灵敏度(GFSK

-117.7dBm@10kbps

-117.7dBm@10kbps

BER<0.1%

接收灵敏度(OFDM

-116.8dBm@MCS0

-116.8dBm@MCS0

PER<10%PL=20octets

传输距离(视距)

2.5km

2.5km

天线增益3.5dBi,高度2m

电气参数

电源电压

2.0-5.5V DC

2.0-5.5V DC

5.0V保证最大发射功率

接收电流

7.5-11mA

7.5-11mA

典型值7.5mA

发射电流

73-81mA

73-81mA

瞬时功耗,OFDM模式

硬件参数

内核/主频

ARM Cortex-M33/97.5MHz

ARM Cortex-M33/97.5MHz

支持DSP与浮点运算

Flash/RAM

1152KB/256KB

1152KB/256KB

支持OTA升级

尺寸/重量

20×20mm/2.07g

20×20mm/2.07g

贴片邮票孔封装,pin-to-pin兼容

2、E51系列Wi-SUN通信模组方案节点与网关路由模块对比

E51系列分为节点模块(NR)和网关路由模块(BR),四款型号封装完全兼容,可根据场景灵活选型:

型号

类型

功能

典型应用

E51-470NW16S(NR)

节点模块

终端数据采集,支持Mesh多跳转发

智能电表、传感器节点

E51-470NW16S(BR)

网关路由模块

汇聚节点数据,转发至核心网,支持路由功能

区域网关、数据汇聚点

E51-900NW16S(NR)

节点模块

470MHz NR型号,工作于860-925MHz频段

欧美地区智能传感器

E51-900NW16S(BR)

网关路由模块

470MHz BR型号,工作于860-925MHz频段

欧美地区区域网关

四、Wi-SUN模组常见物联网应用场景有哪些?

1、智慧城市与智能公用设施应用场景

l 智能电表(AMI):通过Mesh组网实现抄表数据自动上传,支持远程断合闸,单网关覆盖上千户,通信距离2.5km,低功耗设计确保电池续航>5年;

l 智慧路灯E51模块集成光照/ motion传感器,实现按需照明(人来灯亮、人走灯灭),支持远程控制与故障上报,Mesh多跳覆盖城市道路,降低布线成本;

l 配电自动化:实时监测配电线路电流、电压,异常情况快速告警,支持故障定位与隔离,提升电网可靠性。

2、工业物联网与楼宇自动化应用场景

l 工业传感器网络:部署于工厂车间,采集温湿度、压力、振动等数据,Mesh拓扑穿透墙体障碍,支持24级跳转发,覆盖数万平米厂区;

l 楼宇能源管理:联动空调、新风系统,通过Wi-SUN模块实现能耗数据实时上传与设备联动控制,降低建筑能耗30%。

3、智能家居与消费电子应用场景

l 智能家居网关:作为家庭Wi-SUN中枢,连接各类传感器与家电,支持跨品牌设备互联互通,低功耗特性延长电池设备寿命;

l 远程控制设备:如智能门锁、安防摄像头,通过Wi-SUN实现远距离稳定通信,抗干扰能力强,避免传统Wi-Fi信号盲区问题。

五、Wi-SUN模组方案与蓝牙方案、WiFi方案对比分析

1、Wi-SUN模组方案与Wi-Fi/蓝牙的对比优势

1.1 通信距离与网络容量

E51系列Wi-SUN模块单跳通信距离达2.5km,支持24级Mesh多跳传输,多跳覆盖可达10km以上;单网关可接入1000+节点,满足智慧城市、工业园区等大规模组网需求。相比之下,2.4GHz Wi-Fi通信距离仅50-100m,蓝牙(BLE)同样局限于50-100m,且两者网络容量均为数十节点,无法支撑千级设备接入。

1.2 功耗与抗干扰能力

功耗方面,E51系列Wi-SUN模组接收电流7.5mA、发射电流73mA,电池供电节点续航可达数年;而Wi-Fi接收电流50-100mA,蓝牙广播电流10-30mA,续航能力显著低于Wi-SUN方案。抗干扰上,E51系列Wi-SUN模组采用自动跳频技术与OFDM调制,可动态避开同频干扰;Wi-Fi与蓝牙则易受2.4GHz频段设备干扰,稳定性较差。

1.3 组网能力

E51系列Wi-SUN模组支持Mesh自组织网络,节点自动发现邻居并建立路由,网络故障时自动修复,支持24级拓扑多跳;Wi-Fi依赖星形拓扑(需接入AP),蓝牙仅支持星形或广播拓扑,均无法实现大规模自修复组网。

2、Wi-SUN模组方案核心优势

Ø 广覆盖2.5km单跳+Mesh多跳,轻松覆盖城市街区、工业园区等大面积场景;

Ø 大容量:千级节点接入,满足智慧城市百万级设备部署需求;

Ø 低功耗:接收电流仅7.5mA,电池供电设备续航数年,降低维护成本;

Ø 高可靠:自动跳频抗干扰,Mesh自修复机制,通信成功率>99.9%;

Ø 标准化:遵循IEEE 802.15.4g全球标准,确保多厂商设备互联互通。

E51系列Wi-SUN通信模块以其远距离、低功耗、大容量、高可靠的技术特性,成为物联网大规模部署的关键底层通信方案。无论是智慧城市的智能电表与路灯网络,还是工业物联网的传感器集群,抑或是智能家居的互联互通,E51系列均能提供稳定高效的无线连接。随着Wi-SUN协议的普及与成本优化,E51系列有望成为继Wi-Fi、蓝牙之后的又一通用物联网通信标准,推动物联网产业进入“广覆盖低功耗、大规模”的新阶段。


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