一 概述

在無線2.4GHZ頻段內(nèi)，最常用無線通信協(xié)議有Zigbee、Bluetooth、wifi三種。

二 Zigbee

2.1 ZigBee簡(jiǎn)介

　　Zigbee是IEEE 802．15．4協(xié)議的代名詞，這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

2.2 ZigBee技術(shù)優(yōu)勢(shì)及不足

　　ZigBee技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面：

• 低功耗
  兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月到兩年左右的使用時(shí)間，然而Bluetooth僅能工作數(shù)周，WiFi只可工作數(shù)小時(shí)。

• 低成本
  ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本，且免收專利費(fèi)。

• 可靠
  采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通過自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

• 網(wǎng)絡(luò)容量大
  ZigBee具有大規(guī)模的組網(wǎng)能力，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)達(dá)60 000個(gè)節(jié)點(diǎn)。

• 安全保密
  ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全類和軟件，并集成了IEEE 802.15.4的安全元素。

• 工作頻段靈活
  使用頻段為2．4 GHz，868 MHz及915 MHz，均為免執(zhí)照頻段。

同時(shí)ZigBee也存在著一些不足：

• 傳輸范圍小
  在不使用功率放大器的前提下，ZigBee節(jié)點(diǎn)的有效傳輸范圍一般為10～75 m，僅能覆蓋普通的家庭和辦公場(chǎng)所。

• 數(shù)據(jù)傳輸速率低
  在2．4 GHz的頻段也只有250 Kb/s，而且這只是鏈路上的速率，除掉幀頭開銷、信道競(jìng)爭(zhēng)、應(yīng)答和重傳，真正能被應(yīng)用所利用的速率可能不足100 Kb/s，并且這余下的速率也可能要被鄰近多個(gè)節(jié)點(diǎn)和同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)應(yīng)用所瓜分。

• 時(shí)延不易確定
  由于ZigBee采用隨機(jī)接入MAC層，且不支持時(shí)分復(fù)用的信道接入方式，因此不能很好地支持一些實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)，而且由于發(fā)送沖突和多跳，使得時(shí)延變成一個(gè)不易確定的因素。

2.3 ZigBee應(yīng)用項(xiàng)目

　　近日獲悉，赫立訊科技(北京)有限公司8年自主研發(fā)技術(shù)的ZigBee無線定位系統(tǒng)，已成功應(yīng)用在最具“人情味”的北京地鐵4號(hào)線大興線隧道工程項(xiàng)目中。

　　本項(xiàng)目中“地鐵隧道工程安全預(yù)警系統(tǒng)”共安裝有：ZigBee工地安全基站21個(gè)和50張ZigBee人員識(shí)別卡。開創(chuàng)了以ZigBee物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)為核心的“地鐵隧道工程安全預(yù)警系統(tǒng)”，這是為工程和人員安全保駕護(hù)航的最新應(yīng)用。

三 Bluetooth

3.1藍(lán)牙簡(jiǎn)介

　　藍(lán)牙技術(shù)最初由愛立信創(chuàng)制。1999年5月20日，索尼愛立信、IBM、英特爾、諾基亞及東芝等業(yè)界龍頭創(chuàng)立藍(lán)牙特別興趣組，制訂藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1998年，愛立信公司希望無線通信技術(shù)能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而取名“藍(lán)牙”。

　　藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)致力于在10～100 m的空間內(nèi)使所有支持該技術(shù)的移動(dòng)或非移動(dòng)設(shè)備可以方便地建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系、進(jìn)行話音和數(shù)據(jù)通信。
　　

3.2 藍(lán)牙發(fā)展趨勢(shì)

　　藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth Special Interest Group，SIG)日前宣布正式采納藍(lán)牙規(guī)格4．0版本，并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的認(rèn)證計(jì)劃。在3．0+HS版本標(biāo)準(zhǔn)加入高速傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，4．0版本又加入了之前諾基亞力推的Wibree低功耗傳輸技術(shù)。
　　
　　低功耗傳輸部分作為藍(lán)牙4．0版本的重點(diǎn)，沿用了曾經(jīng)的Wibree標(biāo)準(zhǔn)。采用簡(jiǎn)單的GFSK調(diào)制，擁有極低的運(yùn)行和待機(jī)功耗，使用一粒紐扣電池甚至可連續(xù)工作數(shù)年之久。
　　
　　毫無疑問，新的低功耗藍(lán)牙將挑戰(zhàn)諸如ZigBee、NFC等技術(shù)，低功耗藍(lán)牙的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎啾萙igBee的星型拓?fù)浜?jiǎn)單得多，而傳輸距離又比NFC有很大優(yōu)勢(shì)，盡管是個(gè)后來者，但憑借其在手機(jī)和音頻領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，未來發(fā)展還是值得期待。

3.3 藍(lán)牙4．0(Bluetooth)版本技術(shù)細(xì)節(jié)

• 數(shù)據(jù)傳輸
  藍(lán)牙低功耗技術(shù)支持很短的資料封包，其傳輸速度高達(dá)1 Mb／s。所有連接均采用先進(jìn)的嗅探性次額定功能模式，以實(shí)現(xiàn)超低的負(fù)載循環(huán)。

• 延遲
  藍(lán)牙低功耗技術(shù)的聯(lián)機(jī)建立僅需3 ms即可完成，同時(shí)能以應(yīng)用程序迅速啟動(dòng)鏈接器，并以數(shù)毫秒的傳輸速度完成經(jīng)認(rèn)可的數(shù)據(jù)傳遞后并立即關(guān)閉連接。

• 穩(wěn)定度
  藍(lán)牙低功耗技術(shù)使用24位的循環(huán)重復(fù)檢環(huán)(CRC)，能確保所有封包在受干擾時(shí)的最大穩(wěn)定度。

• 高度安全
  使用CCM的AES-128完全加密，為數(shù)據(jù)封包提供高度加密性及認(rèn)證度。

你不可否認(rèn)，藍(lán)牙技術(shù)的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)一樣明顯：

　　數(shù)據(jù)傳輸瓶頸問題。高速跳頻使得藍(lán)牙傳輸安全性極高，同時(shí)也限制了藍(lán)牙傳輸過程中數(shù)據(jù)包不可能太大，哪怕是在宣傳的高保真藍(lán)牙耳機(jī)中，它的高低頻部分也是被嚴(yán)重壓縮的。
　　

3.4 藍(lán)牙應(yīng)用

　　通過使用Bluetooth技術(shù)產(chǎn)品，人們可以免除居家辦公電纜纏繞的苦惱。鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、耳機(jī)和揚(yáng)聲器等均可以在PC環(huán)境中無線使用，為室內(nèi)裝飾提供了更多創(chuàng)意和自由(設(shè)想，將打印機(jī)放在壁櫥里)。

　　此外，通過在移動(dòng)設(shè)備和家用PC之間同步聯(lián)系人和日歷信息，用戶可以隨時(shí)隨地存取最新的信息；通過無線立體聲耳機(jī)收聽從家庭音響或其他類似音頻設(shè)備傳送的流行音樂。

四 WiFi

4.1 WiFi技術(shù)簡(jiǎn)介

　　WiFi(Wireless Fidelity，無線保真技術(shù))即IEEE 802．11協(xié)議，是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接人的無線電信號(hào)。WiFi的第一個(gè)版本發(fā)表于1997年，其中定義了介質(zhì)訪問接入控制層(MAC層)和物理層。

　　規(guī)定了無線局域網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基本傳輸介質(zhì)，規(guī)范了物理層(PHY)和介質(zhì)訪問層(MAC)的特性。物理層采用紅外、DSSS(直接序列擴(kuò)頻)或FSSS(調(diào)頻擴(kuò)頻)技術(shù)。1999年又增加了IEEE 802．11a和IEEE 802．11g標(biāo)準(zhǔn)。其傳輸速率最高可達(dá)54 Mb／s。能夠廣泛支持?jǐn)?shù)據(jù)、圖像、語音和多媒體等業(yè)務(wù)。

4.2 WiFi技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　無線電波的覆蓋范圍廣 藍(lán)牙的電波覆蓋范圍很小，半徑大約只有15 m，而WiFi的半徑可達(dá)100 m，甚至可以覆蓋整棟大樓。

• WiFi的傳輸速度很快
  最高可達(dá)54Mb／s，符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，允許用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地享受諸如網(wǎng)上證券、視頻點(diǎn)播(VOD)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)游戲等一系列寬帶信息增值服務(wù)。并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公。

• 健康安全
  IEEE 802．11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100 mW，實(shí)際發(fā)射功率約60～70 mW，而手機(jī)的發(fā)射功率約200 mW～1 W，手持式對(duì)講機(jī)高達(dá)5 W。與后者相比，WiFi產(chǎn)品的輻射更小。

• WiFi應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍
  支持WiFi的電子產(chǎn)品越來越多，像手機(jī)、MP4、電腦等，基本上已經(jīng)成為了主流標(biāo)準(zhǔn)配置。
  　　

4.3 WiFi發(fā)展趨勢(shì)

　　不久前WiFi聯(lián)盟提出了WiFi Direct標(biāo)準(zhǔn)，正式開始挑戰(zhàn)藍(lán)牙在WPAN領(lǐng)域的地位。WiFi在上網(wǎng)本、智能手機(jī)、電視機(jī)、機(jī)頂盒和其他設(shè)備中的采用率也不斷上升，市場(chǎng)調(diào)查公司In-Stat預(yù)計(jì)，到2013年全球?qū)⒔桓?.16億個(gè)采用WiFi互連的設(shè)備。

　　繼藍(lán)牙成為標(biāo)配后，越來越多的手機(jī)開始具有WiFi功能。市場(chǎng)調(diào)查公司ABI Research的數(shù)據(jù)顯示，目前的筆記本電腦中幾乎都含有WiFi。到2010年年底，用于移動(dòng)設(shè)備的“組合”芯片組的全球出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到2．8億套。

　　預(yù)測(cè)到2015年，這種芯片組的出貨量將達(dá)到9．79億套。ABIResearch研究分析師表示，手機(jī)是這種組合芯片組的主要市場(chǎng)，手機(jī)中應(yīng)用的組合芯片組最常見的組合是WiFi+GPS。

　　近日，博通無線連接集團(tuán)GPS業(yè)務(wù)組市場(chǎng)總監(jiān)David Murray表示，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，博通的解決方案有更多的優(yōu)勢(shì)——除了利用衛(wèi)星信號(hào)，還通過WiFi和基站來進(jìn)行輔助定位。值得一提的是，WiFi的加入讓難以接收衛(wèi)星信號(hào)的室內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)精確定位。
　　

五 結(jié)語

　　提到WiFi與藍(lán)牙的關(guān)系，人們往往首先想到的是競(jìng)爭(zhēng)，尤其是在WiFi推出WiFi Direct技術(shù)，兩者之間的火藥味便更濃。然而，最近博通卻帶來一則消息，其推出的最新組合模塊InConcert將WiFi與藍(lán)牙集于一體，讓兩者的關(guān)系從對(duì)立走向了互補(bǔ)。

　　InConcert組合模塊由BCM4313(單流IEEE 802．11n)和BCM2070(Bluetooth 3．0+HS)組成，將兩種無線連接手段集于一體。據(jù)悉，已經(jīng)有包括華碩和三星在內(nèi)的5家OEM公司決定在其新型筆記本和上網(wǎng)本中采用該模塊組合。

　　兩種連接方式的集成將給用戶帶來更好的體驗(yàn)，用戶在使用無線連接時(shí)，不必手動(dòng)搜索以及選取連接方式，InConcert組合模塊會(huì)自動(dòng)完成該任務(wù)，在短距離情況下，可以通過藍(lán)牙或者WiFi直連實(shí)現(xiàn)，無需網(wǎng)絡(luò)覆蓋；而如果距離稍長(zhǎng)，可以通過WiFi無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。

　　在ZigBee和藍(lán)牙的關(guān)系上，ZigBee聯(lián)盟認(rèn)為ZigBee和藍(lán)牙是互為補(bǔ)充，而不是互相競(jìng)爭(zhēng)。文獻(xiàn)分析比較了藍(lán)牙和ZigBee的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，說明將兩者相結(jié)合具有較好的發(fā)展前景。文獻(xiàn)研究了兩者共存以及相互干擾的特性，證明兩者互聯(lián)工作的方案切實(shí)可行。

??關(guān)于如何選型問題，可以參考如下原則：

1) 插電的設(shè)備，用WiFi；
2) 需要和手機(jī)交互的，用BLE；
3) 傳感器用ZigBee。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的常用无线通信协议Zigbee、bluetooth、wifi比较的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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