三种近距离通讯技术

三种近距离通讯技术

目前常用的无线网络标准：ZigBee、 蓝牙、WiFi。短距离无线通信2.4GHZ频段。

 

蓝牙(Bluetooth)     适合于近距离的文件传输  1.8M/s——2.1M/s

蓝牙4.1，  速率更高   断点恢复时间更短

手环的蓝牙和手机连接。   低功耗蓝牙。

Zigbee     距离与功率有关几百到几千米   传输速率低，理论250kb/s,实际可用的仅20-30kb/s。可自组网。

WiFI： 速率最高  功耗和成本更高 通讯距离远，适合楼宇、家庭。传输距离在100-300M，速率可达300Mbps，功耗10-50mA。     需要建立连接。   WiFi的速率还在不断提升， 理论传输率虽达Gbit/s的境界，但实际能分配到的带宽达不到

Zigbee     距离与功率有关几百到几千米   传输速率低，理论250kb/s,实际可用的仅20-30kb/s

Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词，这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

　　其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

ZigBee能够自适应的找到一条更长但可用的路由线路。这种独特的架构使ZigBee拥有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率的特点。

　　正因为ZigBee这些特点，使其主要适用于自动控制以及远程控制领域，目的是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制，典型应用如无线传感网络，在家庭/商业自动化领域、智慧能源、健康医疗及零售等领域，ZigBee也被证明是可靠的无线网络解决方案。

1．2 ZigBee技术优势及不足

　　ZigBee技术优势主要包括以下几个方面：

　　低功耗 

　　两节五号电池支持长达六个月到两年左右的使用时间，然而Bluetooth仅能工作数周，WiFi只可工作数小时。

　　低成本

　　ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本，且免收专利费。

　　可靠

　　采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个ZigBee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性。

　　网络容量大 

　　ZigBee具有大规模的组网能力，每个网络达60 000个节点。

　　安全保密 

　ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全类和软件，并集成了IEEE 802.15.4的安全元素。

　　工作频段灵活  

　　使用频段为2．4 GHz，868 MHz及915 MHz，均为免执照频段。

 　　同时ZigBee也存在着一些不足：

　　传输范围小  

　　在不使用功率放大器的前提下，ZigBee节点的有效传输范围一般为10～75 m，仅能覆盖普通的家庭和办公场所。

　　数据传输速率低  

　　在2．4 GHz的频段也只有250 Kb/s，而且这只是链路上的速率，除掉帧头开销、信道竞争、应答和重传，真正能被应用所利用的速率可能不足100 Kb/s，并且这余下的速率也可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分。

　　时延不易确定  

　　由于ZigBee采用随机接入MAC层(物理层)，且不支持时分复用的信道接入方式，因此不能很好地支持一些实时的业务，而且由于发送冲突和多跳，使得时延变成一个不易确定的因素。

2 蓝牙(Bluetooth)     适合于近距离的文件传输  1.8M/s——2.1M/s

　　2．1 蓝牙简介

蓝牙(Bluetooth)技术致力于在10m的空间内使所有支持该技术的移动或非移动设备可以方便地建立网络联系、进行话音和数据通信。

2．2 蓝牙发展趋势

　　蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group，SIG)日前宣布正式采纳蓝牙规格4．0版本，并启动对应的认证计划。在3．0+HS版本标准加入高速传输技术的基础上，4．0版本又加入了之前诺基亚力推的Wibree低功耗传输技术。

　　至此，蓝牙已经不是当初大家熟悉的只适用于WPAN的“蓝牙”了。而是集IEEE 802．15．1传统蓝牙，IEEE 802．11物理层和MAC层以及Wibree标准的“三合一”的蓝牙。

　　低功耗传输部分作为蓝牙4．0版本的重点，沿用了曾经的Wibree标准。采用简单的GFSK调制，拥有极低的运行和待机功耗，使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。

　　毫无疑问，新的低功耗蓝牙将挑战诸如ZigBee、NFC等技术，低功耗蓝牙的网络拓扑相比ZigBee的星型拓扑简单得多，而传输距离又比NFC有很大优势，尽管是个后来者，但凭借其在手机和音频领域的领先地位，未来发展还是值得期待。

2．3 蓝牙4．0(Bluetooth)版本技术细节

　　数据传输

　　蓝牙低功耗技术支持很短的资料封包，其传输速度高达1 Mb/s。所有连接均采用先进的嗅探性次额定功能模式，以实现超低的负载循环。

　　延迟

　　蓝牙低功耗技术的联机建立仅需3 ms即可完成，同时能以应用程序迅速启动链接器，并以数毫秒的传输速度完成经认可的数据传递后并立即关闭连接。

　　稳定度

　　蓝牙低功耗技术使用24位的循环重复检环(CRC)，能确保所有封包在受干扰时的最大稳定度。

　　高度安全

　　使用CCM的AES-128完全加密，为数据封包提供高度加密性及认证度。

　　不可否认，蓝牙技术的缺点和优点一样明显：

　　 数据传输瓶颈问题。高速跳频使得蓝牙传输安全性极高，同时也限制了蓝牙传输过程中数据包不可能太大，哪怕是在宣传的高保真蓝牙耳机中，它的高低频部分也是被严重压缩的。

2．4 蓝牙应用

蓝牙耳机  蓝牙键鼠

WiFi     100m

　　3．1 WiFi技术简介

　　WiFi(Wireless Fidelity，无线保真技术)即IEEE 802．11协议，是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接人的无线电信号。规定了无线局域网的基本网络结构和基本传输介质，规范了物理层(PHY)和介质访问层(MAC)的特性。物理层采用红外、DSSS(直接序列扩频)或FSSS(调频扩频)技术。1999年又增加了IEEE 802．11a和IEEE 802．11g标准。其传输速率最高可达54 Mb／s。能够广泛支持数据、图像、语音和多媒体等业务。

WiFi的技术优势

蓝牙的电波覆盖范围很小，半径大约只有15 m，而WiFi的半径可达100 m，甚至可以覆盖整栋大楼。

　　WiFi的传输速度很快

　　最高可达54Mb／s，符合个人和社会信息化的需求。在网络覆盖范围内，允许用户在任何时间、任何地点访问网络，随时随地享受诸如网上证券、视频点播(VOD)、远程教育、远程医疗、视频会议、网络游戏等一系列宽带信息增值服务。并实现移动办公。    

　　WiFi应用现在已经非常普遍

　　支持WiFi的电子产品越来越多，像手机、MP4、电脑等，基本上已经成为了主流标准配置。