ZigBee、Wi-Fi、藍牙等常用2.4G無(wú)線(xiàn)技術(shù)的區別

社會(huì )的不斷發(fā)展，無(wú)線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐步顯現。如：無(wú)線(xiàn)通信覆蓋范圍大，幾乎不受地理環(huán)境限制；無(wú)線(xiàn)通信可以隨時(shí)架設，隨時(shí)增加鏈路，安裝、擴容方便；無(wú)線(xiàn)通信可以迅速（數十分鐘內）組建起通信鏈路，實(shí)現臨時(shí)、應急、抗災通信的目的；而有線(xiàn)通信則有地理的限制、較長(cháng)的響應時(shí)間。無(wú)線(xiàn)通信在可靠性、可用性和抗毀性等方面超出了傳統的有線(xiàn)通信方式，尤其在一些特殊的地理環(huán)境下，更能體現其優(yōu)越性。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的成熟，工業(yè)、醫療等行業(yè)也開(kāi)始越來(lái)越多地使用2.4G通信，同時(shí)802.15.4、ZigBee以及Wi-Fi也得到更多的應用。ZigBee和Wi-Fi各自具有明顯的特點(diǎn)，并且許多特性具有互補性，將二者相結合具有很好的應用前景。為幫助工程師朋友近距離地解答更多設計及應用上碰到的問(wèn)題，本期專(zhuān)家坐堂特邀請到北京博訊科技有限公司技術(shù)主管劉楷來(lái)分享他設計中的經(jīng)驗。

ZigBee、Wi-Fi的區別？

ZigBee、Wi-Fi、藍牙和幾種無(wú)線(xiàn)技術(shù)的對比如下表所示：

ZigBee、Wi-Fi、藍牙和幾種無(wú)線(xiàn)技術(shù)的對比圖

ZigBee、Wi-Fi、藍牙和幾種無(wú)線(xiàn)技術(shù)的對比

Wi-Fi目前已經(jīng)批量使用，主要在家庭和辦公室環(huán)境用于PC等設備的局域網(wǎng)絡(luò )。3G布署后，會(huì )有3G+Wi-Fi的一些應用，中國電信的“天翼”就包括這個(gè)部分?？梢灶A見(jiàn)很多的嵌入式Wi-Fi設備也會(huì )隨網(wǎng)絡(luò )方便會(huì )更普及，比如Wi-Fi的POS機和超市中Wi-Fi衡器等?，F在工業(yè)環(huán)境應用也較多，主要表現在串口設備的Wi-Fi接入，用于工業(yè)無(wú)線(xiàn)數據采集系統。

ZigBee和IEEE802.15.4的設備主要集中在：工業(yè)中的無(wú)線(xiàn)傳感器檢測、低等級控制；個(gè)人監護儀器、低功耗無(wú)線(xiàn)醫療設備；高端玩具；電器組網(wǎng)和控制；無(wú)線(xiàn)消費設備；HVAC和燈光控制等。目前批量的應用主要在資產(chǎn)跟蹤、物流管理、智能照明、遠程控制、醫療看護和遠程抄表系統。

2.4G無(wú)線(xiàn)技術(shù)是如何解決頻段擁擠的問(wèn)題呢？

802.15.4使用DSSS，802.11使用DSSS和OFDM。實(shí)際使用中，我們測試過(guò)辦公樓，工廠(chǎng)等環(huán)境。通信更多受到阻擋和距離的問(wèn)題，擁擠沒(méi)有造成太大影響。

802.15.4、Zigbee技術(shù)是WSN網(wǎng)絡(luò )的最理想選擇，具有低功耗的特性，但具體如何實(shí)現低功耗，需要考慮什么因素？

IEEE 802.15.4定義了一種可選的MAC層超幀結構，超幀包括活躍(Active)和非活躍(Inactive)兩部分在非活躍部分，設備可以進(jìn)入低功耗模式(休眠狀態(tài))；在活躍部分又分為競爭期和非競爭期，競爭期提供給以CSMA-CA方式接人的設備使用，非競爭期由若干保障時(shí)隙組成，提供給某些需要保留一定數據帶寬的設備這種超幀結構體現了IEEE 802.15.4低功耗的一大特點(diǎn)，非活躍期的引入限制了設備之間收發(fā)信機的開(kāi)通時(shí)間，在無(wú)數據傳輸時(shí)使它們處于休眠狀態(tài)，從而大大節省了功率開(kāi)支。

Zigbee設備分為全功能設備和精簡(jiǎn)功能設備，精簡(jiǎn)功能設備相對全功能設備協(xié)議棧簡(jiǎn)單并且內存更小，只能和某個(gè)全功能設備進(jìn)行交互而全功能設備具有完備的IEEE 802.15.4協(xié)議功能，能與其傳輸范圍內的任何節點(diǎn)進(jìn)行交互兩種設備相互組合，可以組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )、星型網(wǎng)絡(luò )和樹(shù)型網(wǎng)絡(luò )。

低功耗系統除了在傳輸上對于功耗的考慮外，在CPU和系統的其他部分也有功率關(guān)系。例如，JN5139 SoC本身可以關(guān)閉RF，單獨運行CPU部分。也可以關(guān)閉SoC的片上ADC、串口等外設。對于休眠也可以提供為了快速啟動(dòng)保留RAM內容的休眠，使用中斷/比較器/Timer喚醒的休眠和只能Reset喚醒的深度休眠等模式。這樣整個(gè)系統才能合理的實(shí)現功能和功耗的平衡。

Zigbee信號的帶寬是多少？

ZigBee的底層使用IEEE802.15.4，也就是說(shuō)物理帶寬是IEEE802.15.4的帶寬嗎也就是250kbps。但是，物理帶寬和有效數據速率還有區別。對于ZigBee而言，數據速率還要考慮網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構、數據路由關(guān)系、網(wǎng)絡(luò )中數據量等問(wèn)題。實(shí)際的應用中一定要充分考慮這些因素。因為涉及的因素很多，所以這里不能給出實(shí)際計算。經(jīng)驗而言，路由對數據速率的影響最大。每增加一級路由增加100ms～200ms的時(shí)間。所以說(shuō)ZigBee不是一個(gè)實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò )。其次是網(wǎng)絡(luò )并發(fā)的數據對速率也有較大的影響?？傊?，ZigBee適合低速傳感應用，實(shí)際帶寬要考慮網(wǎng)絡(luò )實(shí)際情況。