ZigBee-WiFi-藍(lán)牙誰更適合智能家居

1、ZigBee/WiFi/藍(lán)牙？藍(lán)牙？誰更適合智能家居誰更適合智能家居 智能家居無疑是這幾年來熱門的研究對象之一，而隨著藍(lán)牙4.0技術(shù)的推出，其低功耗，低成本，傳輸速率快的特點讓更多的人選擇了藍(lán)牙方案開發(fā)智能家居，讓智能家居這個市場形成了藍(lán)牙，WiFi，ZigBee三足鼎立的一個局面。1. ZigBee （紫峰協(xié)議）（紫峰協(xié)議） ZigBee簡介簡介 Zigbee是IEEE 802154協(xié)議的簡稱，它來源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂(bee)是通過飛翔和“嗡嗡”(zig)抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，而ZigBee協(xié)議的方式特點與其類似便更名為ZigBee。ZigBee主要適合用于自動

2、控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備，其特點是傳播距離近、低功耗、低成本、低數(shù)據(jù)速率、可自組網(wǎng)、協(xié)議簡單。ZigBee的主要優(yōu)點如下：的主要優(yōu)點如下： 1. 功耗低功耗低 對比Bluetooth與WiFi，在相同的電量下（兩節(jié)五號電池）可支持設(shè)備使用六個月至兩年左右的時間，而Bluetooth只能工作幾周，WiFi僅能工作幾小時。 2. 成本低成本低 ZigBee專利費免收，傳輸速率較小且協(xié)議簡單，大大降低了ZigBee設(shè)備的成本。 3. 掉線率低掉線率低 由于ZigBee的避免碰撞機制，且同時為通信業(yè)務(wù)的固定帶寬預(yù)留了專用的時間空隙，使得在數(shù)據(jù)傳輸時不會發(fā)生競爭和沖突；可自組網(wǎng)的功能讓其每個

3、節(jié)點模塊之間都能建立起聯(lián)系，接收到的信息可通過每個節(jié)點模塊間的線路進(jìn)行傳輸，使得ZigBee傳輸信息的可靠性大大提高了，幾乎可以認(rèn)為是不會掉線的。 4. 組網(wǎng)能力強組網(wǎng)能力強 ZigBee的組網(wǎng)能力超群，建立的網(wǎng)絡(luò)每個有60，000個節(jié)點。 5. 安全保密安全保密 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。 6. 靈活的工作頻段靈活的工作頻段24 GHz，868 MHz及915 MHz的使用頻段均為免執(zhí)照頻段。ZigBee的缺點如下：的缺點如下： 1. 傳播距離近傳播距離近 若在不適用功率放大器的情況下，一般ZigBee的有效傳播

4、距離一般在10m75m，主要還是適用于一些小型的區(qū)域，例如家庭和辦公場所。但若在犧牲掉其低掉線率的優(yōu)點的前提下，以節(jié)點模塊作為接收端也作為發(fā)射端，便可實現(xiàn)較長距離的信息傳輸。 2. 數(shù)據(jù)信息傳輸速率低數(shù)據(jù)信息傳輸速率低 處于24 GHz的頻段時，ZigBee也只有250 Kb/s的傳播速度，而且這單單是鏈路上的速率且不包含幀頭開銷、信道競爭、應(yīng)答和重傳，去除掉這些后實際可應(yīng)用的速率會低于100 Kb/s，在多個節(jié)點運行多個應(yīng)用時速率還要被他們分享掉。 3. 會有延時性會有延時性 ZigBee在隨機接入MAC層的同時不支持時分復(fù)用的信道接入方式，因此在支持一些實時的應(yīng)用時會因為發(fā)送多跳和沖突會產(chǎn)

5、生延時。ZigBee的具體應(yīng)用的具體應(yīng)用 ZigBee的問世已經(jīng)有很長一段時間，但是由于傳輸速率且目前電子設(shè)備中配置其模塊的比例幾乎為零，在2010年前幾乎沒有什么出名的具體應(yīng)用。在LED火熱的這幾年，人們發(fā)現(xiàn)ZigBee適用于燈光照明系統(tǒng)，智能家居系統(tǒng)這種不需要傳輸速率很快的系統(tǒng)。最近還有應(yīng)用在無線定位系統(tǒng)中并在具體的項目上得到了實施。2. Bluetooth（藍(lán)牙協(xié)議）（藍(lán)牙協(xié)議） 藍(lán)牙簡介藍(lán)牙簡介 藍(lán)牙協(xié)議是由愛立信公司創(chuàng)造并于1999年5月20日與其他業(yè)界領(lǐng)先開發(fā)商一同制定了藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最終將此種無線通信技術(shù)命名為藍(lán)牙。藍(lán)牙技術(shù)是一種可使電子設(shè)備在10100 m的空間范圍內(nèi)建立網(wǎng)絡(luò)連

6、接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或者語音通話的無線通信技術(shù)。 藍(lán)牙發(fā)展趨勢藍(lán)牙發(fā)展趨勢 藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth Special Interest Group，SIG)日前宣布藍(lán)牙4.0版本正式問世，且制定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并開始了認(rèn)證計劃。藍(lán)牙4.0在保持30+HS高速傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上又加入了某開發(fā)商力推的Wibree低功耗傳輸技術(shù)。 藍(lán)牙4.0是IEEE 802151傳統(tǒng)藍(lán)牙，IEEE 80211物理層和MAC層以及Wibree三者的結(jié)合體，已和大家傳統(tǒng)認(rèn)識中只適用于WPAN的藍(lán)牙有著天壤之別，在未來幾年藍(lán)牙會持續(xù)這幾年的發(fā)展趨勢進(jìn)入一個應(yīng)用狂潮。藍(lán)牙4.0最大的突破和技術(shù)特點便是沿用Wibree的低功耗

7、傳輸，它采用簡單的GFSK調(diào)制因而有著極低的運行和待機功耗，即使只是一顆紐扣電池也可支持設(shè)備工作幾年以上。 藍(lán)牙4.0的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑cZigBee的星形拓?fù)湎啾葋淼煤唵吻覀鬏斔俾适荶igBee的幾倍以上，在傳輸距離上相對NFC又有較大優(yōu)勢，加之其在手機與音頻領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，作為一個問世不久的新技術(shù)，它對ZigBee和NFC的威脅力度卻不容忽視，未來發(fā)展不可限量。藍(lán)牙的優(yōu)點如下：藍(lán)牙的優(yōu)點如下：1.功耗低且傳輸速率快功耗低且傳輸速率快 藍(lán)牙的短數(shù)據(jù)封包特性是其低功耗技術(shù)特點的根本，傳輸速率可達(dá)到1Mb/s，且所有連接均采用先進(jìn)的嗅探性次額定功能模式以實現(xiàn)超低的負(fù)載循環(huán)。 2. 建立連接的時間短建立連

8、接的時間短 藍(lán)牙用應(yīng)用程序打開到建立連接只需要短短的3ms，同時能以數(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。 3.穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 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的最大穩(wěn)定度。 4. 安全度高安全度高 CCM的AES-128完全加密技術(shù)為數(shù)據(jù)封包提供高度加密性及認(rèn)證 度。 藍(lán)牙的缺點如下：藍(lán)牙的缺點如下： 1.數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮∈芟迶?shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮∈芟薷咚偬l使得藍(lán)牙傳輸信息時有極高的安全性但同時也限制了藍(lán)牙傳輸過程中數(shù)據(jù)包不可能太大。即使在所謂的高保真藍(lán)牙耳機中高低頻部分也是會被嚴(yán)重壓縮的。2.設(shè)備連接數(shù)量少設(shè)備連接數(shù)量少相對于Wifi與Z

9、igBee，藍(lán)牙連接設(shè)備能力確實較差，理論上可連接8臺設(shè)備，實際上也就只能做到67個設(shè)備連接。3. 藍(lán)牙設(shè)備的單一連接性藍(lán)牙設(shè)備的單一連接性假設(shè)我用A手機連接了一個藍(lán)牙設(shè)備，那么B手機是連接不上它的，一定要我與此藍(lán)牙設(shè)備之間的握手協(xié)議斷開B手機才能連接上它。藍(lán)牙應(yīng)用藍(lán)牙應(yīng)用 從最初的藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)使得藍(lán)牙技術(shù)在手機上廣泛運用，再到后來藍(lán)牙耳機和藍(lán)牙無線鼠標(biāo)的風(fēng)靡，再到時下最流行的藍(lán)牙智能家居系統(tǒng)，藍(lán)牙對人們生活產(chǎn)生的便利不言而喻。憑借著其在電子產(chǎn)品中的高配置比，人們對藍(lán)牙新產(chǎn)品的接受程度會高于ZigBee，NFC等產(chǎn)品。電子窗簾，吸塵器機器人，抽油煙機，智能穿戴產(chǎn)品，低功耗的藍(lán)牙4.0將有更大的

10、應(yīng)用市場。3. WiFi（無線保真協(xié)議）（無線保真協(xié)議）WiFi技術(shù)簡介技術(shù)簡介 WiFi(Wireless Fidelity，無線保真技術(shù))是IEEE 80211的簡稱，是一種可支持?jǐn)?shù)據(jù)，圖像，語音和多媒體且輸出速率高達(dá)54Mb/s的短程無線傳輸技術(shù)，在幾百米的范圍內(nèi)可讓互聯(lián)網(wǎng)接入者接收到無線電信號。WiFi的首版于1997年問世，當(dāng)時其中定義了物理層和介質(zhì)訪問接入控制層(MAC層)并在規(guī)定了無線局域網(wǎng)的基本傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時規(guī)范了介質(zhì)訪問層(MAC)的特性和物理層（PHY），其中物理層采用的是FSSS(調(diào)頻擴頻)技術(shù)、紅外技術(shù)和DSSS(直接序列擴頻)技術(shù)。在1999年又新增了IEE

11、E 80211g和IEEE 80211a標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。 WiFi技術(shù)特點技術(shù)特點 1. 傳輸范圍廣傳輸范圍廣 WiFi的電波覆蓋范圍半徑高達(dá)100 m，甚至連整棟大樓都可以覆蓋，相對于半徑只有15m藍(lán)牙，優(yōu)勢相當(dāng)明顯。 2. 傳輸速度快傳輸速度快 高達(dá)54Mb/s的傳輸速率使得WiFi的用戶可以隨時隨地接收網(wǎng)絡(luò)，并可快速地享受到類似于網(wǎng)絡(luò)游戲、視頻點播(VOD)、遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)上證券、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會議等一系列寬帶信息增值服務(wù)。在這飛速發(fā)展的信息時代，速度還在不斷提升的WiFi必能滿足社會與個人信息化發(fā)展的需求。3. 健康安全健康安全 WiFi設(shè)備在IEEE 80211的規(guī)定下發(fā)射功率不能超過1

12、00 mW，而實際的發(fā)射功率可能也就在6070 mW。與類似的通信設(shè)備相比，手機發(fā)射功率約在200 mW1 W，而手持式對講機更是高達(dá)5 W。相對于這兩者WiFi產(chǎn)品的輻射更小。 4. 普及應(yīng)用度高普及應(yīng)用度高 現(xiàn)今配置WiFi的電子設(shè)備越來越多，手機、筆記本電腦、平板電腦、MP4幾乎都將WiFi列入了他們的主流標(biāo)準(zhǔn)配置。WiFi發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 前段時間WiFi技術(shù)聯(lián)盟推出了WiFi Direct標(biāo)準(zhǔn)，這也表示著WiFi在上網(wǎng)本、智能手機、電視機、機頂盒和其他設(shè)備中的采用率不斷上升的同時也開始要涉及藍(lán)牙傳統(tǒng)的WPAN領(lǐng)域。據(jù)市場調(diào)查公司In-Stat的調(diào)查數(shù)據(jù)，到2013年全球新增2.16億

13、個配置WiFi模塊的電子設(shè)備。 傳統(tǒng)標(biāo)配中較熱門的藍(lán)牙與紅外目前只剩下藍(lán)牙，新增的配置包括重力感應(yīng)，GPS及WiFi，當(dāng)中已WiFi配置比例最高。WiFi已經(jīng)幾乎已成為目前手機及其他類似電子設(shè)備中的標(biāo)配。目前市面上的平板，筆記本電腦及智能手機幾乎全部配置有WiFi模塊。 Bluetooth，WiFi，ZigBee特性對比特性對比BluetoothWiFiZigBee使用頻段使用頻段2.4GHz價格價格適中適中貴貴便宜便宜范圍范圍理論理論100米米 實際實際15米米100米米75米（可無限遠(yuǎn)）米（可無限遠(yuǎn)）功耗功耗低低高高低低傳輸速度傳輸速度1M/s54M/s250KB/s設(shè)備連接能力設(shè)備連接能力75050安全性安全性高高低低高高優(yōu)點優(yōu)點體積小，受用群體積小，受用群體廣體廣易實現(xiàn)，受用范易實現(xiàn)，受用范圍大圍大可自組網(wǎng)，且是可自組網(wǎng)，且是獨立網(wǎng)絡(luò)，幾乎獨立網(wǎng)絡(luò)，幾乎不會掉線不會掉線缺點缺點連接能力有限且連接能力有限且只允許單一連接只允許單一連接功耗太大，體積功耗太大，體積太大，有部分產(chǎn)太大，有部分產(chǎn)品會受限品會受限成熟案例少，技成熟案例少，技術(shù)人員少，且本術(shù)人員少，且本身受用范圍小身受用范圍小4. 結(jié)論結(jié)論目前市面上普及率較高的電子設(shè)備（手機，平板）中基本配備了藍(lán)牙4.0模塊和WiFi模塊，就此而言