四種短距離無(wú)線(xiàn)監控解決方案的性能對比

我熱愛(ài)ZigBee技術(shù)，曾寫(xiě)過(guò)幾篇關(guān)于它的長(cháng)篇報告，話(huà)題包括數不清的產(chǎn)品預告，參加過(guò)一些它的會(huì )議，甚至擺弄過(guò)一些開(kāi)發(fā)包。ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的短距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀傳感器網(wǎng)絡(luò )和其它短距離應用(如家庭監控、建筑和工業(yè)環(huán)境)中被廣泛采用。

由于許多供應商都提供ZigBee芯片、模塊和開(kāi)發(fā)包，無(wú)論建立一個(gè)什么樣的系統都是很容易的。但是你知道嗎？ ZigBee技術(shù)盡管不錯，但對于許多應用來(lái)說(shuō)它的功能過(guò)于強大。有時(shí)建網(wǎng)狀網(wǎng)并不需要ZigBee支持的復雜性和開(kāi)銷(xiāo)負擔。所以，盡管ZigBee非常能干和引人注目，你還有其它選擇。以下是一個(gè)快速的對比，幫助你選擇對于你的設計問(wèn)題最優(yōu)的解決方案。

對比的基礎

這里我們利用ZigBee作為對比的基礎。表1(如下)概括了ZigBee所有最關(guān)鍵的特征。這些特征具代表性，并且隨著(zhù)具體供應商的不同而不同。而這都是你需要在無(wú)線(xiàn)鏈接中定義的要點(diǎn)。

要注意的是ZigBee實(shí)際上有3個(gè)版本。最普遍和廣泛使用的是工作在2.4GHz微波頻段以及Wi-Fi、藍牙和其它一些服務(wù)中的版本。即使大多數情況下它極少被使用，但它擁有最高的數據速率。其它版本工作在UHF頻段。歐洲采用868MHz頻段和20kbps的數據速率。而美國采用915MHz頻段。對于大多數應用來(lái)說(shuō)，40kbps的數據速率已經(jīng)足夠。低頻ZigBee版本最大的優(yōu)勢就是他們通?？梢愿采w一個(gè)較大的范圍。

記住，ZigBee不僅僅是一個(gè)無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器。其基本物理層和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)層由IEEE根據802.15.4標準定義。ZigBee增加了網(wǎng)絡(luò )、安全性和應用架構。最頂層是應用或一個(gè)ZigBee的應用描述。因此，ZigBee是一個(gè)全方位的、具備ZigBee聯(lián)盟提供的多種應用的不同描述的協(xié)議。ZigBee聯(lián)盟同時(shí)也提供測試和ZigBee使能產(chǎn)品的認證，以確保完全的互操作性。那會(huì )帶來(lái)很大的好處，但是很多應用并不需要它，所以可以使用較簡(jiǎn)單的系統。

一些較大的ZigBee芯片供應商包括Atmel、Ember、Freescale Semiconductor和Texas Instruments(Chipcon)。

一些有趣的短距離解決方案

表2總結了ZigBee的一些可行選擇方案，特別是當你執行較簡(jiǎn)單的監控項目，不需要復雜協(xié)議或網(wǎng)狀網(wǎng)能力的時(shí)候。當然，這是有原因的。

WirelessUSB的方案來(lái)自Cypress Semiconductor。在P2P和M2P應用中它是有用的。它主要是為像鼠標和鍵盤(pán)那樣的PC外圍設備而設計的，但是它對游戲、玩具、遠程控制之類(lèi)也有效。它主要的優(yōu)勢在于充當一個(gè)HID，所以無(wú)線(xiàn)連接性對于在操作系統水平上的設計者來(lái)說(shuō)是完全顯而易見(jiàn)的，不需要特別的驅動(dòng)器。其它潛在應用包括用戶(hù)電子技術(shù)、家庭自動(dòng)化、自動(dòng)讀表器、個(gè)人健康、娛樂(lè )系統和無(wú)線(xiàn)手機。

在表2描述的基本設備是Wireless USB LS版本，擁有一個(gè)10米左右的有限范圍，一個(gè)長(cháng)程版本的Wireless USB LR把它提高到超過(guò)50米。一個(gè)較新的Wireless USB LP版本是10米范圍的，很低功率，但如果你需要的話(huà)也可以較高的數據率運轉，采用DSSS的速率可達250kbps，而采用GFSK的速率則高達1Mbps。這些設備出色的地方在于他們提供了一個(gè)基本的協(xié)議，所以你不必為你的應用發(fā)明一個(gè)協(xié)議。但是它是相當簡(jiǎn)易和靈活的。M2P能力讓你做成一個(gè)可以收集來(lái)自多種來(lái)源數據的系統。這些單一芯片的設備來(lái)自48引腳QFN封裝，Cypress也銷(xiāo)售一些完成的模塊和一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)包。

其中一個(gè)較新的選擇是來(lái)自Zensys公司的Z-Wave技術(shù)。這個(gè)無(wú)線(xiàn)系統針對家庭自動(dòng)化，特別是像開(kāi)/關(guān)燈、調暗或設置溫度自動(dòng)調節器等監控而設計。它或許不像ZigBee那樣靈活，但是它可以讓家庭自動(dòng)化變得簡(jiǎn)單和低成本。

工作在高UHF頻段的Z-Wave芯片具有不錯的傳輸范圍。數據速率被限制為9.6kbps，但是在家庭自動(dòng)化中這已經(jīng)足夠了。這些芯片具有一個(gè)板上8051控制器和一些閃存。它們也運行DES和3DES編碼，如果你需要那種類(lèi)型的安全。Z-Wave有很好的發(fā)展勢頭，在它背后有Intel和Cisco的資金支持。而Z-Wave聯(lián)盟則提供了超過(guò)125名成員的支持。

在表2的最后列舉了一個(gè)簡(jiǎn)易ISM波段收發(fā)器的基本通用特征。你在這里看到的項目是我從最新的Analog Devices上手冊拿來(lái)的。然而，一些其它的生產(chǎn)廠(chǎng)家制作這些低成本的設備。比如Micrel和Maxim。在美國，這些設備的依據是CFR第47部分的第15條條例。最普遍使用的頻率是315MHz、492MHz和915MHz。

這些設備的低速(10kbps)的短距離應用使用大多數簡(jiǎn)易的ASK/OOK。但是其他的短距離應用使用FSK 或GFSK來(lái)獲得較高的數據率(20kbps到384kbps)。有時(shí)候，這些無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器只執行物理層，所以你自己使用架構模板和協(xié)議。但是在你需要傳遞一個(gè)開(kāi)/關(guān)編碼或一些簡(jiǎn)單要求的情況下，在一般的伴隨嵌式控制器中執行是相當容易的。其中一些最普遍的應用包括免鑰入車(chē)系統、車(chē)庫開(kāi)門(mén)器、遠程溫度傳感器和輪胎壓力傳感器。這就是準系統應用的出路。如果你不想自己去創(chuàng )建這些設備，那你也有很多可供選擇的模板創(chuàng )建商。其中一些包括Cirronet、Lemos、Linx、Maxstream和Radiometrix。

其它方案

是的，這里我可能遺漏了一個(gè)可供選擇的方案。你們中可能有人會(huì )問(wèn)，Bluetooth在哪里。Bluetooth是一個(gè)很出色的無(wú)線(xiàn)系統，實(shí)際上它擁有最大的無(wú)線(xiàn)技術(shù)容量，包括Wi-Fi?？赡軙?huì )有人反對我忽略了Wi-Fi。但是這些技術(shù)的目標并不是以監控為主要目標的無(wú)線(xiàn)應用。相對于這些簡(jiǎn)單的應用來(lái)說(shuō)，兩者的功能都過(guò)于強大。是的，你可以認為它們是可供選擇的，但是伴隨而來(lái)的是較高的成本和復雜度開(kāi)銷(xiāo)。如果你只是需要短距離和便宜的方案，那就堅持我在本文中介紹的吧！