【無(wú)線射頻通信】-zigbee與其它近距離無(wú)線通信技術(shù)的比較

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----zigbee與其它近距離無(wú)線通信技術(shù)的比較目前市場(chǎng)上近距離無(wú)線通信產(chǎn)品層出不窮，廣泛應(yīng)用的還是藍(lán)牙(Bluetooth)，紅外(IrDA)和無(wú)線局域網(wǎng)802.11（Wi-Fi）。同時(shí)還有一些具有進(jìn)展?jié)摿Φ慕嚯x無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是：zigbee、超寬頻（UltraWideBand）、短距離通信（NFC）、WiMedia、GPS、DECT、無(wú)線139和專用無(wú)線系統(tǒng)等。它們都有各足的特點(diǎn)，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特別要求；或著眼于距離的擴(kuò)充性；或符合某些單一應(yīng)用的特別要求；或建立競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的差異優(yōu)化等。但沒有一種技術(shù)完善到可以滿意全部的要求。藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)是近幾年消失的，廣受業(yè)界關(guān)注的近距離無(wú)線連接技術(shù)。它是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放全球規(guī)范，它以低成本的短距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，可為固定的或移動(dòng)的終端供應(yīng)廉價(jià)的接入服務(wù)。藍(lán)牙是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放全球規(guī)范，其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距離無(wú)線接口，將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合起來(lái)，使各種設(shè)備在沒有電纜或電纜相互連接的狀況下，能在近距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHzISM頻段，供應(yīng)1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。藍(lán)牙技術(shù)誕生于1994年，Ericsson當(dāng)時(shí)打算開發(fā)一種低功耗、低成本的無(wú)線接口，以建立手機(jī)及其附件間的通信。該技術(shù)還間續(xù)獲得PC行業(yè)業(yè)界巨頭的支持。1998年，藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等五家公司達(dá)成全都。藍(lán)牙協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)版本為802.15.1，由藍(lán)牙小組（SIG）負(fù)責(zé)開發(fā)。802.15.1的最初標(biāo)準(zhǔn)基于1.1實(shí)現(xiàn)，后者以構(gòu)建到現(xiàn)行許多藍(lán)牙設(shè)備中。新版802.15.1a基于等同于藍(lán)牙1.2標(biāo)準(zhǔn)，具備肯定的Qos特性，并完整保持后項(xiàng)兼容性。但藍(lán)牙技術(shù)遭受最大的障礙是過(guò)于昂貴。突出表現(xiàn)在芯片大小和價(jià)格難以下調(diào)、抗干擾力量不強(qiáng)、傳輸距離太短、信息平安問(wèn)題等等。這就使得很多用戶不愿花大價(jià)錢來(lái)購(gòu)買這種無(wú)線設(shè)備。因此業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為藍(lán)牙的市場(chǎng)前景取決于藍(lán)牙的價(jià)格和基于藍(lán)牙的應(yīng)用是否能達(dá)到肯定的規(guī)模。IrDA技術(shù)紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)IrDA(InfraredDataAssociation)成立于1993年。起初，采納IrDA標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線設(shè)備僅能在1m范圍內(nèi)以115.2kb/s速率傳輸數(shù)據(jù)，很快進(jìn)展到4Mb/s以及16Mb/s的速率。IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，使第一個(gè)實(shí)現(xiàn)無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動(dòng)設(shè)備，如：PDA、手機(jī)上廣泛使用。事實(shí)上，當(dāng)今每一個(gè)出廠的PDA機(jī)很多手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)產(chǎn)品都支持IrDA。IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需申請(qǐng)頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動(dòng)通信所需的體積小、功能低、連接便利、簡(jiǎn)潔易用的特點(diǎn)。此外，紅外線放射角度較小，傳輸上平安性高。IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間必需對(duì)準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺(tái)設(shè)備之間的連接。而藍(lán)牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的討論方向是如何解決視距問(wèn)題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。NFC技術(shù)NFC(NearFieldCommunication近距離傳輸)是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類似于RFID（非接觸式射頻識(shí)別）的短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。和RFID不同，NFC采納了雙向的識(shí)別和連接。在20cm距離內(nèi)工作與13.56MHz頻率范圍。NFC最初僅僅是遙控識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已進(jìn)展成無(wú)線連接技術(shù)。它能快速自動(dòng)地建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，微蜂窩設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備供應(yīng)一個(gè)“虛擬連接”，是電子設(shè)備可以在短短距離范圍進(jìn)行通訊。NFC的短距離交互大大簡(jiǎn)化了整個(gè)認(rèn)證識(shí)別過(guò)程，使電子設(shè)備間相互訪問(wèn)更直接、更平安和更清晰，不用再聽到各種電子雜音。NFC通過(guò)在單一設(shè)備上組合全部的身份識(shí)別應(yīng)用和服務(wù)，關(guān)心解決記憶多個(gè)密碼的麻煩，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的平安愛護(hù)。有了NFC，多個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、機(jī)頂盒、PDA、電腦，手機(jī)之間的無(wú)線互連，彼此交換數(shù)據(jù)或服務(wù)都將有可能實(shí)現(xiàn)。此外NFC還可以將其它類型無(wú)線通訊（如Wi-Fi和藍(lán)牙）“加速”，實(shí)現(xiàn)更快和更遠(yuǎn)距離的傳輸。每個(gè)電子設(shè)備都有自己的專用應(yīng)用菜單，而NFC可以創(chuàng)建快速平安的連接，而無(wú)需在眾多接口的菜單中進(jìn)行選擇。與知名的藍(lán)牙等短距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)不同的是，NFC的作用距離進(jìn)一步縮短且不像藍(lán)牙那樣需要有對(duì)應(yīng)的加密設(shè)備。同樣，構(gòu)建Wi-Fi家族無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需要多臺(tái)具有無(wú)線網(wǎng)卡的電腦、打印機(jī)和其它設(shè)備。除此之外，還得有肯定技術(shù)的專業(yè)人員才能勝任這一工作。而NFC被置入接入點(diǎn)之后，只要將其中兩個(gè)靠近就可以實(shí)現(xiàn)溝通，必配置Wi-Fi連接簡(jiǎn)單的多。NFC有三種應(yīng)用類型：一、設(shè)備連接。除了無(wú)線局域網(wǎng)，NFC也可以簡(jiǎn)化藍(lán)牙連接。比如，手提電腦用戶假如想在機(jī)場(chǎng)上網(wǎng)，他只需要走近一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)。二、實(shí)時(shí)預(yù)定。比如海報(bào)或展覽信息背后貼有特定芯片，利用含NFC協(xié)議的手機(jī)或PDA，便能取得具體信息，或是馬上聯(lián)機(jī)使用信用卡進(jìn)行票卷購(gòu)買。而且這些芯片無(wú)需能源。三、移動(dòng)商務(wù)。飛利浦Mifare技術(shù)支持了世界上幾個(gè)大型交通系統(tǒng)及在銀行業(yè)為客戶供應(yīng)Visa卡等各種服務(wù)。索尼的FeliCa非接觸智能卡技術(shù)產(chǎn)品在中國(guó)香港及深圳、新加坡、的市場(chǎng)占有率特別的高，主要應(yīng)用在交通及金融機(jī)構(gòu)?？傊@項(xiàng)新技術(shù)正在改寫無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的嬉戲規(guī)章，但是它的目標(biāo)不是完全取代藍(lán)牙、Wi-Fi等無(wú)線技術(shù)，而是在不同場(chǎng)合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。所以如今后來(lái)居上的NFC進(jìn)展勢(shì)態(tài)相當(dāng)快速。Zigbee技術(shù)Zigbee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。Zigbee名字來(lái)源于蜂群使用的賴以生存和進(jìn)展的通信方式，密封通過(guò)跳zigbee外形的舞蹈來(lái)共享新發(fā)覺的食物源的位置、距離和方向等信息。Zigbee聯(lián)盟成立于2023年8月。2023年下半年，Invensys、Mitsubishi、以及philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布加盟zigbee聯(lián)盟，以研發(fā)名為zigbee的下一代無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，該聯(lián)盟大約已有27家成員企業(yè)。全部這些公司都參與了負(fù)責(zé)開發(fā)zigbee物理和媒體掌握層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.15.4工作組。zigbee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制作網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前，標(biāo)準(zhǔn)制定工作已完成。Zigbee協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)或802.11x無(wú)線局域網(wǎng)更簡(jiǎn)潔使用。Zigbee可以說(shuō)是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4GHz波段，采納跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，zigbee更簡(jiǎn)潔、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到280kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m，并獲得更高的牢靠性。另外，它可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)?？梢员人{(lán)牙更好的支持嬉戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用。人們期望能在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、平安系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域拓展zigbee的應(yīng)用。zigbee技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)部分：1、數(shù)據(jù)傳輸輸率低。只有10kb/s~250kb/s,專注于低傳輸應(yīng)用。2、功耗低。在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)一般5號(hào)干電池可使用6個(gè)月以上。這也是zigbee的支持者所始終引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。3、低成本。由于zigbee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)潔，所以大大降低了成本；樂觀投入zigbee開發(fā)的Motorola以及Philips，均已在2023年正式推出芯片，飛利浦預(yù)估，應(yīng)用于主機(jī)端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍(lán)牙更具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。4、網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè)zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備，也就是說(shuō)每個(gè)zigbee設(shè)備可以與另外254臺(tái)設(shè)備相連接。5、有效范圍小。有效掩蓋范圍10~75m之間，詳細(xì)依據(jù)實(shí)際放射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠掩蓋一般的家庭或辦公室環(huán)境。6、工作頻段敏捷。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）915MHz（），均為免執(zhí)照頻段。依據(jù)zigbee聯(lián)盟目前的設(shè)想，zigbee的目標(biāo)市場(chǎng)主要有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤、嬉戲操控桿）、消費(fèi)類電子設(shè)備（TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智能掌握（照明、煤氣計(jì)量掌握及報(bào)警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護(hù)（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)掌握設(shè)備）等特別寬闊的領(lǐng)域。UWB技術(shù)超寬帶技術(shù)UWB（Ultrawideband）是一種無(wú)線載波通信技術(shù)，他不采納正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB可在特別寬的帶寬上傳輸信號(hào)，F(xiàn)CC對(duì)UWB的規(guī)定為：在3.1~10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低簡(jiǎn)單度放射/接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來(lái)得到了快速進(jìn)展。它在特別寬的頻譜范圍內(nèi)采納低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會(huì)對(duì)常規(guī)窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源?；赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)有著廣泛的用途。UWB技術(shù)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單度低，放射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感，低截獲力量，定位精度高，尤其適用于室內(nèi)等密集多經(jīng)場(chǎng)所得高速無(wú)線接入，特別適于建立一個(gè)高效的無(wú)線局域網(wǎng)或無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）。UWB主要應(yīng)用在小范圍、高辨別率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對(duì)速率要求特別高(大于100Mb/s)的LANs或PANs。UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)消遣方面的無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（PANs）。現(xiàn)有的無(wú)線通信方式，802.11b和藍(lán)牙的速率都太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù)；54Mb/s速率的802.11a標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費(fèi)用昂貴。而UWB有可能在10m范圍內(nèi)，支持高達(dá)110Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)的完成視頻數(shù)據(jù)處理。具有肯定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無(wú)線消費(fèi)市場(chǎng)的需求：UWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量所媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點(diǎn)，讓許多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無(wú)線通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號(hào)從機(jī)頂盒無(wú)線傳送到數(shù)字電視等家庭場(chǎng)合。當(dāng)然，UWB將來(lái)的前途還要取決于各種無(wú)線方案的技術(shù)進(jìn)展、成本、用戶使用習(xí)慣和市場(chǎng)成熟度等多方面的因素。Wi-Fi技術(shù)Wi-FiWirelessFidelity，無(wú)線保真技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無(wú)線技術(shù)。該技術(shù)使用的使2.4GHz四周的頻段，該頻段目前尚屬?zèng)]用許可的無(wú)線頻段。其目前可使用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，分別是IEEE802.11a和IEEE802.11b。該技術(shù)由于有著自身的優(yōu)點(diǎn)，因此受到廠商的青睞。其一，無(wú)線電波的掩蓋范圍廣，基于藍(lán)牙技術(shù)的電波掩蓋范圍特別小，半徑大約只有50英尺左右約合15米，而Wi-Fi的半徑則可達(dá)300英尺左右約合100米，辦公室自不用說(shuō)，就是在整棟大樓中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機(jī)。據(jù)悉，該款產(chǎn)品能夠把目前Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)300英尺接近100米的通信距離擴(kuò)大到4英里約6.5公里。其二，雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)臒o(wú)線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)平安性能比藍(lán)牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn)，但傳輸速度特別快，可以達(dá)到11mbps，符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。其三，廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。廠商只要在機(jī)場(chǎng)、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點(diǎn)”，并通過(guò)高速線路將因特網(wǎng)接入上述場(chǎng)所。這樣，由于“熱點(diǎn)”所放射出的電波可以達(dá)到距接入點(diǎn)半徑數(shù)十米至100米的地方，用戶只要將支持無(wú)線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說(shuō)，廠商不用耗費(fèi)資金來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線接入，從而節(jié)約了大量的成本。zigbeebluetoothUWB超寬帶Wi-FiNFC價(jià)格芯片組約4美元芯片組約5美元芯片組約20美元芯片組約25美元芯片組約2.4~4美元平安性中等高高低極高傳輸速度10Kb