社會的不斷發(fā)展,無線的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐步顯現(xiàn)。如:無線通信覆蓋范圍大,幾乎不受地理環(huán)境限制;無線通信可以隨時(shí)架設(shè),隨時(shí)增加鏈路,安裝、擴(kuò)容方便;無線通信可以迅速(數(shù)十分鐘內(nèi))組建起通信鏈路,實(shí)現(xiàn)臨時(shí)、應(yīng)急、抗災(zāi)通信的目的;而有線通信則有地理的限制、較長的響應(yīng)時(shí)間。無線通信在可靠性、可用性和抗毀性等方面超出了傳統(tǒng)的有線通信方式,尤其在一些特殊的地理環(huán)境下,更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。隨著無線技術(shù)的成熟,工業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)也開始越來越多地使用2.4G通信,同時(shí)802.15.4、ZigBee以及Wi-Fi也得到更多的應(yīng)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(bǔ)性,將二者相結(jié)合具有很好的應(yīng)用前景。
ZigBee、Wi-Fi的區(qū)別?
ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙和幾種無線技術(shù)的對比如下圖所示:
ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙和幾種無線技術(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(shè)備的局域網(wǎng)絡(luò)。3G布署后,會有3G+Wi-Fi的一些應(yīng)用,中國電信的“天翼”就包括這個(gè)部分。可以預(yù)見很多的嵌入式Wi-Fi設(shè)備也會隨網(wǎng)絡(luò)方便會更普及,比如Wi-Fi的POS機(jī)和超市中Wi-Fi衡器等?,F(xiàn)在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用也較多,主要表現(xiàn)在串口設(shè)備的Wi-Fi接入,用于工業(yè)無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
ZigBee和IEEE802.15.4的設(shè)備主要集中在:工業(yè)中的無線傳感器檢測、低等級控制;個(gè)人監(jiān)護(hù)儀器、低功耗無線醫(yī)療設(shè)備;高端玩具;電器組網(wǎng)和控制;無線消費(fèi)設(shè)備;HVAC和燈光控制等。目前批量的應(yīng)用主要在資產(chǎn)跟蹤、物流管理、智能照明、遠(yuǎn)程控制、醫(yī)療看護(hù)和遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。
2.4G無線技術(shù)是如何解決頻段擁擠的問題呢?
802.15.4使用DSSS,802.11使用DSSS和OFDM。實(shí)際使用中,我們測試過辦公樓,工廠等環(huán)境。通信更多受到阻擋和距離的問題,擁擠沒有造成太大影響。
802.15.4、Zigbee技術(shù)是WSN網(wǎng)絡(luò)的最理想選擇,其具有低功耗的特性,但具體該如何實(shí)現(xiàn)低功耗,又需要考慮些什么因素?
IEEE 802.15.4定義了一種可選的MAC層超幀結(jié)構(gòu),超幀包括活躍(Active)和非活躍(Inactive)兩部分在非活躍部分,設(shè)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(shè)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(shù)據(jù)帶寬的設(shè)備這種超幀結(jié)構(gòu)體現(xiàn)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(shè)備之間收發(fā)信機(jī)的開通時(shí)間,在無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)使它們處于休眠狀態(tài),從而大大節(jié)省了功率開支。
Zigbee設(shè)備分為全功能設(shè)備和精簡功能設(shè)備,精簡功能設(shè)備相對全功能設(shè)備協(xié)議棧簡單并且內(nèi)存更小,只能和某個(gè)全功能設(shè)備進(jìn)行交互而全功能設(shè)備具有完備的IEEE 802.15.4協(xié)議功能,能與其傳輸范圍內(nèi)的任何節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互兩種設(shè)備相互組合,可以組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)和樹型網(wǎng)絡(luò)。
低功耗系統(tǒng)除了在傳輸上對于功耗的考慮外,在CPU和系統(tǒng)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(dú)運(yùn)行CPU部分。也可以關(guān)閉SoC的片上ADC、串口等外設(shè)。對于休眠也可以提供為了快速啟動保留RAM內(nèi)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(tǒng)才能合理的實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)速率還有區(qū)別。對于ZigBee而言,數(shù)據(jù)速率還要考慮網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)路由關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)量等問題。實(shí)際的應(yīng)用中一定要充分考慮這些因素。因?yàn)樯婕暗囊蛩睾芏?,所以這里不能給出實(shí)際計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)而言,路由對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)對速率也有較大的影響??傊?,ZigBee適合低速傳感應(yīng)用,實(shí)際帶寬要考慮網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況。
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