ZigBee、WiFi、蓝牙对比 无线技术全解析

ZigBee/WiFi/蓝牙对比：无线技术全解析ZigBee引领物联网设备大步向前ZigBee基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一个开放的无线网络状网络技术。与传统星型、点对点、网状网络采用最低成本节点为所有联网设备提供覆盖的架构不同，ZigBee采用动态、自主的路由协议，基于AODV的路由技术。在AODV中，一个节点需要连接时，则将广播一条路由请求报文，其他节点在路由表中查找，如果有到达目标节点的路由，则向源节点反馈，源节点挑选一条可靠、跳数最小的路线，并存储信息到本地路由表以便用于未来所需，如果一条路由线路失败，节点能够简单的选择另一条替代路由线路。如果源和目的地之间的最短线路由于墙壁或多径干扰而被阻塞，ZigBee能够自适应的找到一条更长但可用的路由线路。这种独特的架构使ZigBee拥有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率的特点。正因为ZigBee这些特点，使其主要适用于自动控制以及远程控制领域，目的是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制，典型应用如无线传感网络，在家庭/商业自动化领域、智慧能源、健康医疗及零售等领域，ZigBee也被证明是可靠的无线网络解决方案。在开发2.4GHzZigBee?无线网络应用时，设计工程师通常会面临系统分割的选择：对ZigBee的连接性及网络处理解决方案而言，最佳的整合层级为何？从效能、功耗及成本的角度来看，何者是最适合的选择——是将2.4GHz无线收发器及处理核心整合为单芯片解决方案的ZigBee系统单芯片（SoC）比较好？还是具有独立收发器及主处理器的离散式方案较佳？而随着ZigBee在自动化控制、移动互联网络、智能可穿戴设备领域越加频繁的应用，业内对于低耗能传感器及芯片在连通性和兼容性方面有着迫切的要求。对此，ZigBee联盟推出新协议920IP，该标准是全球首个基于互联网通讯协定第6版（IPv6）的无线网格网络（MeshNetworking）解决方案，未来将应用于低耗电量和低成本的家庭能源管理的网格网络及其相关设备中，提升物联网设备的能效和互通性。随着此协议的推出，ZigBee在物联网中的功能逐步完善，物联网设备效能将会极大提高。WiFi后浪拍前浪WIFI是我们常用的无线网络技术，几乎所有的智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持Wifi上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。目前我们用到的WiFi大多基于IEEE802.11n无线标准，数据传输速率达到300Mbps，吞吐量接近100M到150M。但是802.11n正逐步退出物联网舞台，新的802.11ac标准正强势杀入WiFi技术市场，应用新标准的WiFi，传输率将增加十倍。802.11acWi-Fi技术的理论传输率虽已达Gbit/s的境界，但此一数据指的其实是整体Wi-Fi网络容量，实际上个别Wi-Fi装置所分配到的频宽，很少能达到此一水准。因此，IEEE制定802.11ax的目标，即着重在改善个别装置的联网效能表现，尤其是在同一Wi-Fi网络环境中，同时有许多使用者连结的情况下。然而，大多数人都在关注802.11ac等新一代WiFi技术的时候，另一种更快的短距离无线传输技术WiGig正在快速的崛起。如果将所有的短距离通信技术看做是一个舰队的话，那么WiGig无疑是其中的一个超级战舰——运行在60GHz频段的WiGig技术，理论峰值可以达到7Gbps。从定义上看，WiGig是工作在60GHz频带上，实现数千兆位元速度传输的无线传输技术，相比目前广泛部署的Wi-Fi技术，其传输距离更短，但是速度却是802.11n技术的10倍多，可以达到6Gbps。这样的速度意味着十几秒之内就可以完成一部普通DVD的内容传输。在频谱资源日益紧缺的今天，WiGig瞄准了尚未商用的60GHz频段，这意味着不仅可以在短距离内实现高速传输，还可以避免其他设备干扰，提高频率利用率。与此同时，WiGig标准的另一大优势在于它可以跟目前的Wi-Fi很好地融合。WiGig技术很大部分是由传统Wi-Fi技术延伸而来的，因此它能够向下兼容802.11n的能力：当用户距离AP（热点）较远，其无线连接将自动选择传输速度较慢但传输距离更远的频段（如802.11n）；而当用户距离AP较近时，系统将自动切换到60GHz频段，以获得更高的连接速率。此外，在信号加密方面，WiGig设备将兼容802.11的WPA2加密算法，确保它与现有无线网络的互联互通。半导体巨头高通正是看到了WiGig的无限潜能，首开了移动设备内建三频无线连结平台先例。高通在完成WiGig技术（802.11ad标准）供应商--Wilocity收购后，已积极将802.11b/g/n、802.11ac及802.11ad三大无线连结标准方案整合于移动设备，并推出基于骁龙（Snapdragon）810处理器的参考设计，期挟同步支援上述三标准且运行于2.4、5、60GHz三个频段的优势，满足4K影音串流、点对点（P2P）传输、无线扩充基座（WirelessDocking）等应用需求。蓝牙全新升级，深入日常应用蓝牙技术在手机领域，尤其是智能手机产品中一直扮演着重要的作用。而熟悉蓝牙技术的用户都知道，目前最新的被广泛应用的蓝牙标准已经到了4.0阶段。不过最近蓝牙技术联盟的已经正式对外公布了最新的蓝牙4.1技术标准，而将到来的新蓝牙技术将支持智能穿戴设备以及其他一些设备，从而可以允许这些设备直接连接到互联网。相比于蓝牙4.0，蓝牙4.1第一个改进的地方被蓝牙技术联盟称为“共存性”，即蓝牙4.1与LTE无线电信号之间如果同时传输数据，那么蓝牙4.1可以自动协调两者的传输信息，理论上可以减少其它信号对蓝牙4.1的干扰。其次，第二个改进是提升了连接速度并且更加智能化。比如减少了设备之间重新连接的时间，意味着用户如果走出了蓝牙4.1的信号范围并且断开连接的时间不算很长，当用户再次回到信号范围中之后设备将自动连接，反应时间要比蓝牙4.0更短。最后一个改进之处是提高传输效率，如果用户连接的设备非常多，比如连接了多部可穿戴设备，彼此之间的信息都能即时发送到接接收设备上。蓝牙技术联盟（BluetoothSIG）的研究员表示，蓝牙4.1有助于启用和增强物联网，为应用开发人员带来了新的机遇。例如，蓝牙智能手表现在可以在用户游泳或外出跑步时收集数据。随后，这些数据会在用户返回家后自动传输至智能手机。手表还可以作为中枢设备，与多个其它收集不同数据的可穿戴设备进行信息交换。返回家后，这些数据会从所有设备中收集起来并汇总，然后传输和记录至智能手机中，以供用户分析和追踪健康状况变化。对于应用开发人员而言，4.1版意味着在创建支持多个角色的创新产品时具有更高的灵活性，这项更新在可穿戴技术日趋成熟和依赖传感器的情况下尤为有用。