三種近距離通訊技術

2021-08-24 18:13:39 字數 4076 閱讀 5241

三種近距離通訊技術

目前常用的無線網路標準:zigbee、 藍芽、wifi。

短距離無線通訊2.4ghz頻段。

藍芽(bluetooth)     適合於近距離的檔案傳輸  1.8m/s——2.1m/s

藍芽4.1,  速率更高   斷點恢復時間更短

手環的藍芽和手機連線。   低功耗藍芽。

zigbee     距離與功率有關幾百到幾千公尺   傳輸速率低,理論250kb/s,實際可用的僅20-30kb/s。可自組網。

wifi: 速率最高  功耗和成本更高 通訊距離遠,適合樓宇、家庭。傳輸距離在100-300m,速率可達300mbps,功耗10-50ma。     需要建立連線。   wifi的速率還在不斷提公升, 理論傳輸率雖達gbit/s的境界,但實際能分配到的頻寬達不到

zigbee     距離與功率有關幾百到幾千公尺   傳輸速率低,理論250kb/s,實際可用的僅20-30kb/s

zigbee是ieee 802.15.4協議的代名詞,這一名稱**於蜜蜂的八字舞,由於蜜蜂(bee)是靠飛翔和「嗡嗡」(zig)抖動翅膀的「舞蹈」來與同伴傳遞花粉所在方位資訊,也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通訊網路。

其特點是近距離、低複雜度、自組織、低功耗、低資料速率、低成本。主要適合用於自動控制和遠端控制領域,可以嵌入各種裝置。

zigbee能夠自適應的找到一條更長但可用的路由線路。這種獨特的架構使zigbee擁有近距離、低複雜度、自組織、低功耗、高資料速率的特點。

正因為zigbee這些特點,使其主要適用於自動控制以及遠端控制領域,目的是為了滿足小型廉價裝置的無線聯網和控制,典型應用如無線感測網路,在家庭/商業自動化領域、智慧型能源、健康醫療及零售等領域,zigbee也被證明是可靠的無線網路解決方案。

1.2 zigbee技術優勢及不足

zigbee技術優勢主要包括以下幾個方面:

低功耗

兩節五號電池支援長達六個月到兩年左右的使用時間,然而bluetooth僅能工作數週,wifi只可工作數小時。

低成本

zigbee資料傳輸速率低,協議簡單,所以大大降低了成本,且免收專利費。

可靠

採用了碰撞避免機制,同時為需要固定頻寬的通訊業務預留了專用時隙,避免了傳送資料時的競爭和衝突;節點模組之間具有自動動態組網的功能,資訊在整個zigbee網路中通過自動路由的方式進行傳輸,從而保證了資訊傳輸的可靠性。

網路容量大

zigbee具有大規模的組網能力,每個網路達60 000個節點。

安全保密

zigbee提供了一套基於128位aes演算法的安全類和軟體,並整合了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,均為免執照頻段。

同時zigbee也存在著一些不足:

傳輸範圍小

在不使用功率放大器的前提下,zigbee節點的有效傳輸範圍一般為10~75 m,僅能覆蓋普通的家庭和辦公場所。

資料傳輸速率低

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、通道競爭、應答和重傳,真正能被應用所利用的速率可能不足100 kb/s,並且這餘下的速率也可能要被鄰近多個節點和同乙個節點的多個應用所瓜分。

時延不易確定

由於zigbee採用隨機接入mac層(物理層),且不支援時分復用的通道接入方式,因此不能很好地支援一些實時的業務,而且由於傳送衝突和多跳,使得時延變成乙個不易確定的因素。

2藍芽(bluetooth)     適合於近距離的檔案傳輸  1.8m/s——2.1m/s

2.1 藍芽簡介

藍芽(bluetooth)技術致力於在10m的空間內使所有支援該技術的移動或非移動裝置可以方便地建立網路聯絡、進行話音和資料通訊。

2.2 藍芽發展趨勢

藍芽技術聯盟(bluetooth special interest group,sig)日前宣布正式採納藍芽規格4.0版本,並啟動對應的認證計畫。在3.0+hs版本標準加入高速傳輸技術的基礎上,4.0版本又加入了之前諾基亞力推的wibree低功耗傳輸技術。

至此,藍芽已經不是當初大家熟悉的只適用於wpan的「藍芽」了。而是集ieee 802.15.1傳統藍芽,ieee 802.11物理層和mac層以及wibree標準的「三合一」的藍芽。

低功耗傳輸部分作為藍芽4.0版本的重點,沿用了曾經的wibree標準。採用簡單的gfsk調製,擁有極低的執行和待機功耗,使用一粒鈕扣電池甚至可連續工作數年之久。

毫無疑問,新的低功耗藍芽將挑戰諸如zigbeenfc等技術,低功耗藍芽的網路拓撲相比zigbee的星型拓撲簡單得多,而傳輸距離又比nfc有很大優勢,儘管是個後來者,但憑藉其在手機和音訊領域的領先地位,未來發展還是值得期待。

2.3藍芽40(bluetooth)版本技術細節

資料傳輸

藍芽低功耗技術支援很短的資料封包,其傳輸速度高達1 mb/s所有連線均採用先進的嗅探性次額定功能模式,以實現超低的負載迴圈。

延遲藍芽低功耗技術的聯機建立僅需3 ms即可完成,同時能以應用程式迅速啟動鏈結器,並以數毫秒的傳輸速度完成經認可的資料傳遞後並立即關閉連線

穩定度藍芽低功耗技術使用24位的迴圈重複檢環(crc)能確保所有封包在受干擾時的最大穩定度。

高度安全

使用ccm的aes-128完全加密,為資料封包提供高度加密性及認證度。

不可否認,藍芽技術的缺點和優點一樣明顯:

資料傳輸瓶頸問題。高速跳頻使得藍芽傳輸安全性極高,同時也限制了藍芽傳輸過程中資料報不可能太大,哪怕是在宣傳的高保真藍芽耳機中,它的高低頻部分也是被嚴重壓縮的。

2.4 藍芽應用

藍芽耳機  藍芽鍵鼠

wifi     100m

3.1 wifi技術簡介

wifi(wireless fidelity,無線保真技術)即ieee 802.11協議,是一種短程無線傳輸技術,能夠在數百英呎範圍內支援網際網路接人的無線電訊號。規定了無線區域網的基本網路結構和基本傳輸介質,規範了物理層(phy)和介質訪問層(mac)的特性。物理層採用紅外、dsss(直接序列擴頻)或fsss(調頻擴頻)技術。2023年又增加了ieee 802.11a和ieee 802.11g標準。其傳輸速率最高可達54 mb/s。能夠廣泛支援資料、影象、語音和多**等業務。

wifi的技術優勢

藍芽的電波覆蓋範圍很小,半徑大約只有15 m,而wifi的半徑可達100 m,甚至可以覆蓋整棟大樓。

wifi的傳輸速度很快

wifi應用現在已經非常普遍

支援wifi的電子產品越來越多,像手機、mp4、電腦等,基本上已經成為了主流標準配置。

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