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比較無線技術:Zigbee、Wifi、藍芽

                                                WIFI、Zigbee、藍芽和幾種無線技術的對比圖

        1、WIFI,WIFI是目前應用最廣泛的無線通訊技術,傳輸距離在100-300M,速率可達300Mbps,功耗10-50mA。

  2、Zigbee,傳輸距離50-300M,速率250kbps,功耗5mA,最大特點是可自組網,網路節點數最大可達65000個。

  3、藍芽,傳輸距離2-30M,速率1Mbps,功耗介於zigbee和WIFI之間。

這3種無線技術,從傳輸距離來說,是WIFI>ZigBee>藍芽;從功耗來說,是WIFI>藍芽>ZigBee,後兩者僅靠電池供電即可; 從傳輸速率來講,是WIFI>藍芽>ZigBee。

  目前來說,WIFI的優勢是應用廣泛,已經普及到千家萬戶;ZigBee的優勢是低功耗和自組網;UWB無載波無線通訊技術的優勢是傳輸速率;藍芽的優勢組網簡單。然而,這3種技術,也都有各自的不足,沒有一種技術能完全滿足智慧家居的全部要求。

Zigbee協議無線通訊技術特點:

資料傳輸速率低:10Kb/s~250Kb/s,專注於低速率傳輸應用
  功耗低:在低功耗待機模式下,兩節普通 5號電池可使用 6~24 個月
成本低:Zigbee 資料傳輸速率低,協議簡單,所以大大降低了成本
  網路容量大:網路可容納 65000 個裝置
  延時短:典型搜尋裝置時延為 30ms,休眠啟用時延為 15ms,活動裝置通道接入時延為15ms。
  網路的自組織、自愈能力強,通訊可靠
  資料安全:Zigbee 提供了資料完整性檢查和健全功能,採用 AES-128 加密演算法(美國新加密演算法,是目前最好的文字加密演算法之一) ,各個應用可靈活確定其安全屬性
  ZigBee 技術在低功耗、低成本和組網能力具有無可比擬的應用優勢

  無線技術應用對比

  藍芽技術的出現使得短距離無線通訊成為可能,但其協議較複雜、功耗高、成本高等特點不太適用於要求低成本、低功耗的工業控制和家庭網路。尤其藍芽最大的障礙在於傳輸範圍受限,一般有效的範圍在10米左右,抗干擾能力不強、資訊保安問題等問題也是制約其進一步發展和大規模應用的主要因素。

  Wi-Fi也是是一種短距離無線傳輸技術,可以隨時接入無線訊號,移動性強,比較適合在辦公室及家庭的環境下應用。當然Wi-Fi也存在一個致命缺點。由於Wi-Fi採用的是射頻技術,通過空氣傳送和接收資料,使用無線電波傳輸資料訊號,比較容易受到外界的干擾。資料包在傳送的過程中都可以被外界檢測或接收,資訊保安是個隱患,雖然資料可以經過加密後傳輸,但在資料包足夠多的情況下,仍有被黑客破解的可能。

  與Wi-Fi、藍芽相比,ZigBee則是國際通行的無線通訊技術,它的每個網路埠可以最多接入6.5萬多個埠,適合家居、工業、農業等多個領域使用,而藍芽和Wi-Fi網端只能接入10個埠,顯然不能適應家庭需要。ZigBee還具有低功耗和低成本優勢,在低耗電待機模式下,兩節普通5號乾電池可使用6個月以上。

  ZigBee智慧家居雙向互動

  值得注意的是,目前市場上的很多智慧家居也打出無線的旗號,但客戶在使用的過程中卻發現,明明發送了指令,但執行的效果大打折扣,不如人意,例如,清晨離家時,主人撥動手機中的“離家”模式,本意是要關閉所有電器和電燈,以及啟動智慧安防功能,卻由於訊號不穩定,很可能安防功能就沒有執行,以致於歹徒撬門而入,家中的感測器沒有及時發出報警訊號。

  原來,現在很多采用433M/315M無線射頻技術的智慧家居都只有單向通訊功能,即只能知道控制訊號已經發送成功,但被控制訊號的操作命令是否真正執行,被控制的裝置是否已經開啟或關閉,這是沒法知道的。很顯然,這種不能確認接受方的資訊反饋傳輸模式,已經不能適應市場需求,必須採用雙向通訊技術,即當訊號傳送成功後,同時接收裝置會把收到的訊號即時反饋給發射器,也就是接收器既具有接收功能還具發射功能,ZigBee作為無線雙向通訊技術,具有自我檢測功能,例如,它可隨時反饋與查詢燈光及電器等裝置開關狀態,如果是燈光還可以查詢燈光亮度級數,可以查詢系統中地址的分配情況。

  基於ZigBee技術的無線智慧家居由於採用碰撞避免機制,當主人用手持裝置傳送控制命令後,接受方就會立即回覆確認的資訊,如果沒有收到回覆的確認資訊,就意味著發生了碰撞,就會再次發出控制命令,直到接受方回覆確認資訊為止,使得系統的傳輸非常可靠。物聯感測推出的智慧家居操作軟體,比市場同類型的軟體上就多了到指令確認回覆功能,每個指令執行後,軟體介面都有執行效果的確認和提示。

 基於ZigBee技術的應用

  隨著ZigBee規範的進一步完善,許多公司均在著手開發基於ZigBee的產品。採用ZigBee技術的無線網路應用領域有家庭自動化、家庭安全、工業與環境控制與醫療護理、檢測環境、監測、監察保鮮食品的運輸過程及保質情況等等。其典型應用領域如下:

  數字家庭領域

  可以應用於家庭的照明、溫度、安全、控制等。ZigBee模組可安裝在電視、燈泡、遙控器、兒童玩具、遊戲機、門禁系統、空調系統和其它家電產品等,例如在燈泡中裝置ZigBee模組,則人們要開燈,就不需要走到牆壁開關處,直接通過遙控便可開燈。當你開啟電視機時,燈光會自動減弱;當電話鈴響起時或你拿起話機準備打電話時,電視機會自動靜音。通過ZigBee終端裝置可以收集家庭各種資訊,傳送到中央控制裝置,或是通過遙控達到遠端控制的目的,提供家居生活自動化、網路化與智慧化。韓國第三大移動手持裝置製造商Curitel Communications公司已經開始研製世界上第一款Zigbee手機,該手機將可通過無線的方式將家中或是辦公室內的個人電腦、家用裝置和電動開關連線起來。這種手機融入了“Zigbee”技術,能夠使手機使用者在短距離內操縱電動開關和控制其他電子裝置。

  工業領域

  通過ZigBee網路自動收集各種資訊,並將資訊回饋到系統進行資料處理與分析,以利工廠整體資訊之掌握,例如火警的感測和通知,照明系統之感測,生產機臺之流程控制等,都可由ZigBee網路提供相關資訊,以達到工業與環境控制的目的。韓國的NURI Telecom在基於Atmel和Ember的平臺上成功研發出基於ZigBee技術的自動抄表系統。該系統無需手動讀取電錶、天然氣表及水錶,從而為公用事業企業節省數百萬美元,此項技術正在進行前期測試,很快將在美國市場上推出。

  智慧交通

  如果沿著街道、高速公路及其他地方分散式地裝有大量ZigBee終端裝置,你就不再擔心會迷路。安裝在汽車裡的器件將告訴你,你當前所處位置,正向何處去。全球定位系統(GPS)也能提供類似服務,但是這種新的分散式系統能夠向你提供更精確更具體的資訊。即使在GPS覆蓋不到的樓內或隧道內,你仍能繼續使用此係統。從ZigBee無線網路系統能夠得到比GPS多很多的資訊,如限速、街道是單行線還是雙行線、前面每條街的交通情況或事故資訊等。使用這種系統,也可以跟蹤公共交通情況,你可以適時地趕上下一班車,而不至於在寒風中或烈日下在車站等上數十分鐘。基於ZigBee技術的系統還可以開發出許多其他功能,例如在不同街道根據交通流量動態調節紅綠燈,追蹤超速的汽車或被盜的汽車等。

  ZigBee技術及與Wi-Fi的區別

  ZigBee技術及與Wi-Fi的區別