nRF2401A vs nRF24L01+ vs nRF905 vs CC1101 无线数传模块通讯距离测试[转载]

席萌0209

nRF2401A vs nRF24L01+ vs nRF905 vs CC1101 无线数传模块通讯距离测试[转载]

1.测试准备
1.1测试环境

      这次的测试环境选择了一条城区支线道路，路面不算宽共4车道。两侧有种植的树木，路灯和电线杆。选择这里主要是因为车流量少，这样可以尽量减少通行的车辆对测试结果的影响。也为人生安全提供了保障（同时也建议各位网友在进行类似的测试时也要多注意安全）。

1.2测试准备

      本次测试使用2块“基于51单片机的T003无线开发测试板”作为测试主体。选用的无线输出换模块分别为工作频率为2.4GHz的nRF2401A与nRF24L01+，还有工作频率范围为433MHz的nRF905与CC1101。

      为保证模块的参数一致性，每种型号均选用4个分为2组进行分组测试，所有无线模块都选配单独的外置全向胶棒天线。每个T003无线开发板均由4节AA镍氢电池提供电源。

1.3如何测试

     T003无线开发测试板使用STC89C52RC作为核心，运行时分别作为发送端与接收端。发送端定时发送测试数据，接收端接收到数据后将数据直接回传至发送端。发送端接收数据后会对发送数据与接收数据进行比较，出现错误时按照丢包处理。同时发送端负责记录发送计数与接收成功计数。

     测试中作为收发端的开发板距离地面高度均为1.5米左右，外置胶棒天线均朝向对方设备方向。

     测试中的距离值使用汽车里程表作为依据。在测试前曾使用高速路的公里指示标牌对汽车的里程表进行了误差测试，结果为百公里最大误差小于3%。

2.测试结果

2.1 nRF2401A（S001）

      之前有过对nRF2401A无线数传模块的测试。nRF2401A工作于2.4GHz频段，使用GFSK调制模式，支持250kbps和1Mbps通讯速率，最大发送功率+0dBm，两个独立的数据接收通道，数据包最大长度为32Byte（含地址数据和CRC校验），支持CRC校验。关于nRF2401A的更多信息在我的其它文章中有详细的介绍。

     测试时选用2400MHz的工作频率，发射功率+0dBm（1mW），通讯速率256kbps，使用25-Byte长度的数据包，开启CRC校验，接收端使用通道1进行数据的接收。

     在该测试条件下，距离500米时通讯稳定（丢包率小于1%）。距离增加到700米时开始出现丢包现象，800米时丢包严重。

     这次的测试结果与上次的测试基本保持一致。

2.2 nRF24L01+（S002）

     当时并未测试的nRF24L01+无线数传模块，与nRF2401A同样是工作于2.4GHz频段，使用GFSK调制模式，支持250kbps、1Mbps和2Mbps的通讯速率。最大发射功率+0dBm，同时支持6个数据接收通道，32-Byte的数据包长度，内置CRC校验。关于nRF24L01+的更多信息在我的其它文章中有详细的介绍。

     测试时选用2400MHz的工作频率，发射功率+0dBm（1mW），通讯速率256kbps，使用32-Byte长度的数据包，开启CRC校验，使用数据通道0进行数据的发送与接收。

     在该测试条件下，距离500米时通讯稳定（丢包率小于1%）。距离增加到700米时开始出现丢包现象，800米时丢包严重。

     nRF24L01+的测试结果基本与前面的nRF2401A一致。

2.3 nRF905（S003）

     nRF905同样是NORDIC出品的无线数传模块，不同之处是它工作于433MHz频段。最大发射功率+10dBm，GFSK调制模式，仅支持50kbps通讯速率，最大数据包长度32-Byte，内置CRC校验。关于nRF905的更多信息在我的其它文章中有详细的介绍。

     测试nRF905时选用444.0MHz的工作频率，设置发射功率为+10dBm（10mW），开启CRC校验，设置数据包长度为32-Byte。

     nRF905通讯距离的测试结果与nRF2401A和nRF24L01+相似，距离500米通讯稳定（丢包率不足1%）。到700米时出现严重的丢包。同时在测试中发现，nRF905所采用的433MHz胶棒天线具有较强的方向性，在接近极限距离时尤为明显。如想在远距离通讯中获得更好的稳定性，建议换用高增益的定向天线。或者请关注下面对于CC1101的测试 =）。

2.4 CC1101（S004）

     CC1101是工作于433MHz的无线数传模块，相较于nRF系列的无线数传芯片CC1101提供了更加丰富的功能。支持ASK、OOK、GFSK、2-FSK、4-FSK和MSK调制模式，支持通讯速率0.6kbps～500kbps，最高发射功率+10dBm。64-Byte的数据缓冲区，支持数据白化、支持前向交错及曼彻斯特编码。关于CC1101的更多信息在我的其它文章中有详细的介绍。

      由于CC1101提供了接收信号强度指示（RSSI）功能所以在测试中可以使用RSSI的数值作为数据通讯质量评估的参考。

      第一次测试使用433.0MHz工作频率，GFSK调制模式，发射功率+10dBm（10mW），通讯速率76.8kbps，每次传输64-Byte长度数据包，开启数据白化，为开启FEC和曼彻斯特编码，开启CRC校验功能。

      在该测试条件下，距离400米时通讯稳定，此时RSSI数值显示为-95dBm。同时并未出现如nRF905测试中遇到的那种明显的方向性。

      第二次测试修改通讯速率为1.2kbps，每次传输的数据长度减为12-Byte，其它设置保持不变。

      在第二次测试中，距离800米时通讯稳定，RSSI数值为-95dBm。距离1000米时出现较强的方向性，RSSI值为-110dBm，此时已经接近极限距离。

3.测试总结

      通过上面的测试再次验证了低功耗（10～1mW）无线数传模块的传输距离是可以达到500米的。

      同时也需要注意带哪些影响通讯距离的因素：环境、天线、发射功率、通讯速率。

      首先是环境因素。在进行通讯距离的测试时请注意环境对结果的影响。如果测试环境较复杂，有障碍物或墙壁遮挡时，会造成射频信号的反射、吸收和屏蔽，进而影响到通讯距离。也是在为什么在室内进行测试的结果会远远小于空旷室外的原因。

      接下来是天线的选择。通常天线指标主要分为增益与方向性，增益主要影响射频信号接收部分，而方向性主要影响的是射频信号的发射部分。通常但一根天线的增益越高时，它的方向性就越差（如定向天线）。这个最好根据具体的需求进行选择。

      然后是通讯速率。通常来说在其它条件不变的情况下通讯速率越高通讯距离就越短。在对nRF2401A与nRF24L01+的测试中，如果将通讯速率修改为1Mbps或2Mbps，将会大幅缩短通讯距离。在CC1101的测试中要达到1000米的通讯距离，需要将通讯速率降到1.2kbps或更低的0.6kbps，如果使用250kbps或500kbps的速率也会同样大幅缩短通讯距离。

      关于CC1101的前向交错（FEC）和曼彻斯特编码。它们会增加数据在传输时的可靠性和出现错误编码时的纠错功能。但开启这两个功能的同时也会使通讯速率增加一倍，这也在一定程度上降低了接收灵敏度（速率越高接收灵敏度越低）。同时使用不同的调制模式对距离也会产生影响，建议在调试过程中多进行相关的测试。

      最后是发射功率。增加发射功率会有效的增加通讯距离，这个大家应该都应该知道了。在对功耗没有要求的场合使用更大的发射功率会大大增加通讯距离，但在很多低功耗乃至电池供电的应用中是无法实现的。同时为了获得足够的通讯距离，不能只是一味的增大发射功率。同时还要注意上面提到的哪些相关因素，不然只会使大部分的功率白白做了无用功。