為建立一個先進的無線系統，大多數開發者較后都是在兩種工業、科學和醫療（ISM）無線電頻帶間選擇 - 2.4GHz或者sub-GHz頻率。選取其中的一種，再結合系統的突出特點，將帶來較佳的無線系統性能和經濟性。這些特點涉及如下方面：

1. 范圍
2. 功耗
3. 數據速率
4. 天線尺寸
5. 互操作性（標準）
6. 部署環境

Wi-Fi、Bluetooth和 ZigBee技術大力推廣當今市場中廣泛使用的2.4GHz協議。但對于低數據速率應用，如家庭安全/自動化和智能計量，sub-GHz無線系統則具有諸多優勢，其中包括范圍更大、功耗更低以及部署和運營成本優勢。

Sub-GHz無線電傳輸

Sub-GHz無線電傳輸可提供相對簡單的無線解決方案，可僅靠電池進行長達20年之久的非中斷操作。與2.4GHz無線電傳輸相比，其明顯優勢包括：

范圍 – Sub-Ghz無線電傳輸窄帶操作可使傳輸范圍達一公里甚或更遠。這就可使sub-GHz節點能直接與遠處的中心進行通訊，而不需像使用范圍小很多的2.4GHz方案常需要的那樣，在一個個節點間跳來跳去。Sub-GHz比2.4GHz有出色范圍表現的原因主要有三：

1. 隨著無線電波穿越墻體和其他障礙物，信號是逐漸減弱的。頻率越高衰減率增加，因此2.4GHz信號比sub-GHz信號衰減的快。
2. 當在大密度表面反射時2.4GHz無線電波也比sub-GHz電波衰減的更快。在高度擁擠的環境下，2.4GHz傳輸信號的衰減更快，會對信號質量產生不利影響。
3. 即使無線電波是在一條直線上傳輸，當遇到堅固的邊緣時（象建筑物的拐角）它們也會拐彎。由于頻率減小衍射角加大，就使sub-GHz信號在遇到障礙物時拐彎程度更大，因此減輕了阻礙效果。

Friis方程式對sub-GHz無線電優良的傳播特性進行了證明，揭示出2.4GHz的路徑損耗比900MHz的要高8.5dB。

這等于900MHz無線電的范圍要長2.67倍，這是因為功率每增加6dB范圍大約會增加一倍。為匹配900MHz無線電的范圍，2.4GHz方案就需要增加超過8.5dB的額外功率。 

低干擾 – 來自不同出處的2.4GHz信號會相互碰撞，如家庭和辦公場所Wi-Fi集線器、開啟藍牙功能的計算機和手機外設以及微波爐，使得航路非常擁擠。2.4GHz信號這種交通擁堵會造成大量干擾。Sub-GHz ISM頻帶通常用于私有低負載循環鏈路，并且不大可能相互干擾。更平靜的頻譜意味著傳輸更輕松并且較少重試，具有更高的效率且節省電池能量。

低功率 – 功效和系統范圍都是接收器敏感度和傳輸頻率的功能。敏感度是與通道帶寬成反比的，因此較窄的帶寬會產生更高的接收器敏感度，可在較低的傳輸率下實現高效操作。

例如300MHz，如果發送器和接收器晶體錯誤（XTAL誤差）都是10 ppm（每百萬部件數），那么錯誤率都是3kHz。為了有效傳送和接收，應用的較小通道帶寬應是錯誤率的兩倍，也即6kHz，這對于窄帶應用是非常理想的。同樣的情境在2.4GHz情況下則需要通道帶寬至少達48kHz，這對于窄帶應用來說就浪費帶寬了，并會從根本上需要更多的操作功率 

總的來說，所有運行在較高頻率上的無線電電路，包括低噪放大器、功率放大器、混合與合成器，都需要更多電流來達到和較低頻率同樣的表現。

范圍、低干擾和低功耗是sub-GHz應用比2.4GHz應用具有優勢的基本方面。經常提到的一項劣勢是天線比2.4GHz網絡中使用的要大。例如433MHz應用的較佳天線尺寸長達七英寸。然而天線尺寸和頻率是成反比的。如果節點大小是一個非常重要的設計因素，為了讓天線更小，開發人員可提高頻率（可提高到950MHz）。

尺寸（1/4波長）

433MHz ~ 17.3cm (6.8”)

915MHz ~ 8.2cm   (3.2”)

2.4GHz ~ 3cm    (1.2”) 

圖1：天線尺寸隨無線電頻率降低而成比例增加

2.4GHz和sub-GHz應用趨勢

2.4GHz和sub-GHz技術都在消費、工業和汽車市場當中不斷發展。2008年 2.4GHz TAM是1.72億個單位，而sub-GHz TAM差不多為這個數字的三倍，是4.92億個單位。

下圖所示為sub-GHz和2.4GHz應用在特定應用領域的支配地位。遠程無匙進入（RKE）是一項常見的sub-GHz應用，在這種情況下，相對長距離（100+米）下低數據速率傳輸和非常長久的電池壽命是需要高度優先考慮的問題。對于遠程車庫門開啟（GDO）和輪胎氣壓監控系統（TPMS）來說情況也是一樣的。

圖2：無線頻率廣泛流行于消費、工業和汽車應用

在有些市場中，如玩具、醫療設備、安保系統和建筑自動化領域，這兩種無線方案會用在相同的系統中。例如在建筑安保方面，高數據速率視頻攝像需要2.4GHz無線電傳輸，同時趨近、壓力和加速傳感器則利用sub-GHz協議連接在一起。

對于無線應用來說，范圍、功耗、天線尺寸和數據速率并不是唯一的設計考慮因素。部署環境和軟件堆棧的規模以及成本也是必須要考慮的。 

部署環境

對許多無線應用來說全球合規是一個重要的設計考慮因素。例如在世界范圍銷售其產品的視頻游戲制造商，控制臺可使用2.4GHz無線電傳輸，因為這是全球ISM分配的。同樣地，使用433MHz頻帶的無線應用也共享全球sub-GHz ISM分配，但日本是唯一的一個例外的主要市場。另外，915MHz廣泛用于北美和澳大利亞，在歐洲部署的是868MHz，在北美、亞洲和日本也可用315MHz。

標準方案和專屬方案

許多無線PHY、MAC和堆棧層標準方案對于2.4GHz和sub-GHz應用來說都是可行的。802.15.4（PHY/MAC）、ZigBee、Bluetooth、6LoWPAN、Wi-Fi 和 RF4CE都廣泛使用2.4GHz方案。基于sub-GHz標準的方案則包括ZigBee（目前唯一在868MHz和900MHz頻帶既提供2.4GHz又提供sub-GHz版本的協議）、EnOcean、io-homecontrol®、ONE-NET、INSTEON® 和 Z-Wave。

盡管標準方案具有與廠商無關的互操作節點這一優勢，但它們通常會增加每個節點的成本和占地。例如一個2.4GHz ZigBee無線電節點大約會需要2美元，軟件堆棧會需要大約128KB的嵌入內存。相反，專屬sub-GHz節點通常瞄準的是低成本系統，每個節點大約會節省耗資30-40%，堆棧需要的內存為4KB（在這個案例中，采用的是Silicon Labs  EZMacPRO®）。

具有特定功能和軟件堆棧小，專屬方案可實現較小的晶片尺寸和內存占地。更重要的是，堆棧復雜度較小簡化了部署降低了維護成本。因此，專屬sub-GHz方案可提供較便宜的點對點本地化網絡，如車庫門開啟或家庭自動化系統。

更昂貴的長距離sub-GHz網狀網絡、無論是基于專屬還是標準方案，隨著智能網格技術的出現，其發展機會也是突飛猛進。

智能網格技術sub-GHz應用

智能網格技術是21世紀電子學，提升了20世紀電網基礎設施的功能，使家庭和企業與公共設施間能夠進行雙向通訊。Sub-GHz通訊在許多智能網格應用中具有明顯優勢。例如其更長的范圍可使更多家庭和企業進行通訊，集線器也更少，為公共服務提供商節省了部署和維護成本。另外，靠電池供電的煤氣和水表可無需充電運行數年。世界各地在進行著智能能源應用的重大標準化工作（802.15.4G 、無線MBUS等），而sub-GHz則是從計量表到公共設施長距離通訊鏈路占絕對統治地位的頻帶。

自動計量系統 – 自動電子計量表為公共服務提供商帶來了可靠性和準確性的改良、易于調校、安全性改進和先進的記賬特性。整個系統可利用長距離、低成本無線通訊進行智能網格需要的有效的數據交換。

圖3：智能網格應用自動計量系統

在上面的例子中，自動計量系統支持四種智能表：

·         通過測量所消耗的千瓦時和負載的功率因數，以及記錄電量使用的時間，電表支持多速率計量。 

·         煤氣和水表使用容積式流量計測量液體或氣體單位體積通過流量計的次數。由于這些流量計通常采用電池供電，因此低操作功率至關重要。 

·         熱計量表使公共設施能夠利用所使用的BTU或千瓦數對客戶記賬，這是通過測量經過系統的熱水流并記錄流入和流出溫度而計算得來。這些計量表主要是工業客戶使用。

上述每一種計量表都裝備有sub-GHz無線電系統，