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主流物联网通信协议WIFI、蓝牙、ZIGBEE的比较

2017-04-12 09:18
林契于宸
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主流物联网通信协议:WIFI,蓝牙,ZIGBEE比较

目前,越来越多的设备开始使用无线协议来通讯,无线协议相对于有线协议有很多的优点,比如免去的复杂布线等。在无线协议标准上,有一些协议标准已经被制定好了,例如基于IEEE802.15.4标准的Zigbee协议、基于IEEE802.15.1的蓝牙技术以及基于 IEEE802.11的WIFI协议,这三者为目前主流的无线传输协议,下面就分别展开叙述Zigbee、WIFI、低功耗蓝牙协议的特点。

Zigbee技术特点

ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10—75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术,ZigBee具有如下特点:

(1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。

(2) 成本低: ZigBee模块的初始成本在6美元左右,估计很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

(3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。

(4) 网络容量大: 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备, 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。

(5) 可靠: 采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。

(6) 安全: ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证, 采用了AES—128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

WIFI技术特点

WIFI即IEEE802.11x,规定了协议的物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC),并依赖TCP/IP作为网络层,Wifi技术主要用来解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入。IEEE802.11的几个版本包括:802.11a,在5.8GHz频段最高速率54Mbps,在2.4GHz频段速度为1Mbps—11Mbps;802.11g在2.4GHz频段与802.11b兼容,最高速率为54Mbps。WIFI技术的优势在于无线电波覆盖广(100m)网络速度较高,移动性好,厂商进入此门槛低。通常Wifi拥有较高的带宽是以提高功耗为代价的,因此便携WIFI装置需要较高的电能储备,另外WiFi传输的数据质量有待改进,这限制了工业场合的推广。

蓝牙技术特点

蓝牙技术是1994年爱立信公司提出的一种近距离无线通信规范,能够在设备之间进行方便快捷、低成本、低功耗的数据和语音传输,是无线个域网(WPAN)的主流技术之一。蓝牙的工作标准基于IEEE802.15.1,工作频段在2.4GHz,信道带宽1MHz,异步非对称连接最高数据速率732.2kbps(蓝牙2.0版支持10Mbps以上的速率),连接距离小于10m,使用高增益天线可是通信范围扩展到100m,由于蓝牙的上述特性使它可以应用于许多无线设备如图像处理设备、智能卡、身份识别设备等。蓝牙技术的缺点是:兼容性和抗干扰能力较差,传输距离较短,成本偏高。

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