【導讀】Wi-Fi擅長在兩節點之間快速傳輸大量數據，但同時消耗能量高
；Bluetooth針對便攜式設備，主要作為點對點的解決方案，僅支持幾個節點；ZigBee與Bluetooth和Wi-Fi共享相同的無線頻譜，但僅用於滿足低功耗無線傳感器節點的特殊需求，到底哪一種更適合物聯網呢？

 

據預測，到2020年將有大約500億個采用無線通信方式的裝置。據來自GSM聯盟的數據
，其中移動手持和個人計算機僅占1/4，其餘的是采用非用戶交互方式與其他機器通信的自主互連裝置。當前我們的互聯網正在快速發展成為無線裝置互連的萬維網 - 物聯網(IoT)。

 

為(wei)了(le)更(geng)好(hao)的(de)服(fu)務(wu)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)
，公(gong)共(gong)事(shi)業(ye)公(gong)司(si)和(he)市(shi)政(zheng)局(ju)開(kai)始(shi)擴(kuo)展(zhan)智(zhi)能(neng)計(ji)量(liang)係(xi)統(tong)，以(yi)解(jie)決(jue)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)的(de)問(wen)題(ti)。公(gong)共(gong)事(shi)業(ye)公(gong)司(si)通(tong)過(guo)智(zhi)能(neng)電(dian)表(biao)，能(neng)夠(gou)更(geng)頻(pin)繁(fan)和(he)更(geng)有(you)效(xiao)的(de)查(zha)看(kan)客(ke)戶(hu)的(de)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)信(xin)息(xi)，同(tong)時(shi)也(ye)能(neng)快(kuai)速(su)識(shi)別(bie)、隔(ge)離(li)，以(yi)及(ji)解(jie)決(jue)電(dian)力(li)失(shi)效(xiao)等(deng)問(wen)題(ti)。消(xiao)費(fei)者(zhe)也(ye)能(neng)通(tong)過(guo)互(hu)連(lian)來(lai)獲(huo)取(qu)相(xiang)關(guan)信(xin)息(xi)。室(shi)內(nei)網(wang)絡(luo)設(she)備(bei)均(jun)能(neng)實(shi)時(shi)報(bao)告(gao)其(qi)狀(zhuang)態(tai)和(he)能(neng)耗(hao)，並(bing)且(qie)還(hai)能(neng)響(xiang)應(ying)公(gong)共(gong)事(shi)業(ye)公(gong)司(si)發(fa)出(chu)的(de)信(xin)息(xi)。采(cai)用(yong)智(zhi)能(neng)能(neng)源(yuan)和(he)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)係(xi)統(tong)，消(xiao)費(fei)者(zhe)將(jiang)更(geng)加(jia)方(fang)便(bian)和(he)高(gao)效(xiao)，例(li)如(ru)，在(zai)電(dian)費(fei)最(zui)低(di)的(de)時(shi)候(hou)控(kong)製(zhi)激(ji)活(huo)洗(xi)碗(wan)機(ji)
，或(huo)是(shi)適(shi)時(shi)提(ti)醒(xing)用(yong)戶(hu)需(xu)要(yao)添(tian)加(jia)洗(xi)滌(di)劑(ji)。

 

Wi-Fi是基於2.4GHz頻段的通信技術，其擅長在兩節點之間快速傳輸大量數據，但同時消耗能量高
，並且在星型配置中，每個AP限製在不超過15-32個客戶端。

 

Bluetooth是另一種2.4GHz技術，其針對便攜式設備

，主要作為點對點的解決方案，僅支持幾個節點。

 

ZigBee與Bluetooth和Wi-Fi共享相同的無線頻譜
，但僅用於滿足低功耗無線傳感器節點的特殊需求。

 

 

ZigBee基(ji)於(yu)全(quan)球(qiu)標(biao)準(zhun)

，是(shi)一(yi)個(ge)開(kai)放(fang)的(de)無(wu)線(xian)網(wang)狀(zhuang)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)。與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)網(wang)絡(luo)架(jia)構(gou)不(bu)同(tong)，例(li)如(ru)星(xing)型(xing)和(he)點(dian)對(dui)點(dian)，網(wang)狀(zhuang)網(wang)絡(luo)采(cai)用(yong)最(zui)低(di)成(cheng)本(ben)節(jie)點(dian)為(wei)建(jian)築(zhu)物(wu)內(nei)的(de)所(suo)有(you)位(wei)置(zhi)提(ti)供(gong)可(ke)靠(kao)覆(fu)蓋(gai)(參見下圖中網絡拓撲結構選項對比)。ZigBee采用動態、自主的路由協議
，基於AODV(Ad Hoc On-demand Distance Vector)的路由技術。在AODV中(zhong)，當(dang)一(yi)個(ge)節(jie)點(dian)需(xu)要(yao)連(lian)接(jie)時(shi)
，他(ta)將(jiang)廣(guang)播(bo)一(yi)條(tiao)路(lu)由(you)請(qing)求(qiu)報(bao)文(wen)，其(qi)他(ta)節(jie)點(dian)在(zai)路(lu)由(you)表(biao)中(zhong)查(zha)找(zhao)，如(ru)果(guo)有(you)到(dao)達(da)目(mu)標(biao)節(jie)點(dian)的(de)路(lu)由(you)，則(ze)向(xiang)源(yuan)節(jie)點(dian)反(fan)饋(kui)，源(yuan)節(jie)點(dian)挑(tiao)選(xuan)一(yi)條(tiao)可(ke)靠(kao)
、tiaoshuzuixiaodeluxian，bingcunchuxinxidaobendiluyoubiaoyibianyongyuweilaisuoxu，ruguoyitiaoluyouxianlushibai，jiediannenggoujiandandexuanzelingyitiaotidailuyouxianlu。ruguoyuanhemudedizhijiandezuiduanxianluyouyuqiangbihuoduojingganraoerbeizusai
，ZigBee能夠自適應的找到一條更長但可用的路由線路。

 

例如
，基於Silicon Labs EM35x Ember ZigBee SoC和EmberZNet PRO協議棧的無線傳感器網絡，可提供自配置和自修複的網狀網絡連通性
，能夠擴展連接單一網絡中的數百或數千節點。“ZigBee認證產品”的快速開發得益於Ember AppBuilder，其隱藏協議棧細節，聚焦ZAP(ZigBee Application Profiles)實現的開發工具。通過圖形化界麵，開發人員能夠快速選擇應用所需的屬性，然後由AppBuilder自動生成所需代碼。為發揮ZigBee網絡靈活性的最大優勢
，需要高效的調試工具。網狀網絡的複雜性使傳統網絡分析工具(例如Packet sniffer)使shi用yong起qi來lai更geng加jia困kun難nan。事shi實shi上shang，由you於yu包bao可ke能neng穿chuan越yue多duo跳tiao到dao達da目mu的de地di，許xu多duo中zhong間jian傳chuan輸shu超chao出chu分fen析xi儀yi的de應ying用yong範fan圍wei。對dui於yu這zhe個ge問wen題ti
，目mu前qian唯wei一yi的de解jie決jue方fang案an是shi采cai用yongSilicon Labs桌麵網絡分析儀(Desktop Network Analyzer)，此(ci)款(kuan)分(fen)析(xi)工(gong)具(ju)功(gong)能(neng)強(qiang)大(da)，能(neng)夠(gou)在(zai)圖(tu)形(xing)化(hua)界(jie)麵(mian)內(nei)展(zhan)示(shi)網(wang)絡(luo)中(zhong)每(mei)個(ge)包(bao)收(shou)發(fa)的(de)全(quan)貌(mao)，並(bing)且(qie)內(nei)置(zhi)協(xie)議(yi)分(fen)析(xi)和(he)可(ke)視(shi)化(hua)跟(gen)蹤(zong)引(yin)擎(qing)
，開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)協(xie)調(tiao)網(wang)絡(luo)通(tong)信(xin)和(he)裝(zhuang)置(zhi)的(de)任(ren)務(wu)。

 

在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，網(wang)狀(zhuang)網(wang)絡(luo)並(bing)不(bu)是(shi)合(he)適(shi)的(de)選(xuan)擇(ze)
，因(yin)為(wei)節(jie)點(dian)密(mi)度(du)太(tai)低(di)
，因(yin)此(ci)無(wu)法(fa)提(ti)供(gong)有(you)效(xiao)的(de)故(gu)障(zhang)轉(zhuan)移(yi)支(zhi)持(chi)。例(li)如(ru)，公(gong)路(lu)或(huo)鐵(tie)路(lu)網(wang)絡(luo)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)需(xu)要(yao)沿(yan)著(zhe)狹(xia)長(chang)路(lu)徑(jing)寬(kuan)間(jian)距(ju)部(bu)署(shu)節(jie)點(dian)。同(tong)樣(yang)，校(xiao)園(yuan)的(de)外(wai)部(bu)設(she)施(shi)對(dui)於(yu)采(cai)用(yong)網(wang)狀(zhuang)網(wang)絡(luo)來(lai)說(shuo)過(guo)於(yu)稀(xi)疏(shu)。在(zai)這(zhe)些(xie)環(huan)境(jing)中(zhong)，星(xing)型(xing)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)結(jie)合(he)可(ke)跨(kua)越(yue)更(geng)遠(yuan)距(ju)離(li)，因(yin)而(er)更(geng)可(ke)靠(kao)，更(geng)合(he)適(shi)。

 

 

無線傳播與頻率成反比，在低功耗、長距離通信或穿牆能力上，sub-GHz射頻更有優勢。對於許多應用，433MHz成為2.4GHz的全球替代品(但日本不允許其用於無線應用)。基於868MHz和915MHz的(de)設(she)計(ji)可(ke)用(yong)於(yu)美(mei)國(guo)和(he)歐(ou)洲(zhou)市(shi)場(chang)。有(you)許(xu)多(duo)可(ke)用(yong)的(de)無(wu)需(xu)授(shou)權(quan)或(huo)需(xu)要(yao)授(shou)權(quan)的(de)頻(pin)段(duan)，對(dui)於(yu)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)商(shang)來(lai)說(shuo)
，既(ji)可(ke)選(xuan)擇(ze)在(zai)某(mou)些(xie)特(te)定(ding)區(qu)域(yu)進(jin)行(xing)性(xing)能(neng)優(you)化(hua)，或(huo)者(zhe)配(pei)合(he)公(gong)共(gong)事(shi)業(ye)公(gong)司(si)在(zai)廣(guang)闊(kuo)區(qu)域(yu)設(she)計(ji)係(xi)統(tong)。在(zai)這(zhe)種(zhong)多(duo)樣(yang)化(hua)中(zhong)，與(yu)2.4GHz頻段相比，sub-GHz頻段頻譜幹擾更少。幹擾較少的頻段能提高網絡的整體性能，減少傳輸中的重傳次數。

 

第三方和基於標準的網絡協議棧可用於sub-GHz射頻，但許多廠商仍選擇專用解決方案來針對其特定需求。許多無線協議麵臨著一個問題，接口要不斷激活 “監聽”網wang絡luo中zhong通tong信xin。數shu據ju發fa射she比bi數shu據ju接jie收shou消xiao耗hao更geng多duo的de能neng量liang

，但dan是shi發fa射she是shi短duan暫zan的de
，並bing且qie有you長chang時shi間jian間jian隔ge

，因yin此ci長chang期qi平ping均jun能neng耗hao通tong常chang更geng低di。在zai許xu多duo無wu線xian協xie議yi中zhong
，接jie收shou器qi不bu知zhi道dao消xiao息xi何he時shi到dao來lai。因yin此ci不bu得de不bu保bao持chi監jian聽ting以yi便bian不bu丟diu失shi任ren何he數shu據ju，因yin此ci即ji使shi沒mei有you消xiao息xi，接jie收shou器qi也ye不bu能neng完wan全quan關guan閉bi能neng耗hao。這zhe種zhong情qing形xing將jiang限xian製zhi節jie點dian的de電dian池chi自zi主zhu權quan
，需xu要yao對dui電dian池chi定ding期qi更geng換huan或huo充chong電dian。

 

Sub-GHz收發器，例如Silicon Labs Si446x EZRadioPRO IC，支持從119MHz-1050MHz的頻率範圍，最大146dB的鏈路預算
，以及休眠模式下僅需50nA電流消耗。為了減輕多徑衰落的影響，EZRadioPROxinpianzhichishuangtianxian，bingzaixinpianneijichengtianxianfenjiluojisuanfa。tongguocaiyongtiaopinheshizhongtongbujishuxiangjiehedefangfa，xitongjichengshangnenggouzaixietiaoqihezhongjiedianzhijianshixiankuayueshugonglidesub-GHz網wang絡luo
，同tong時shi終zhong節jie點dian采cai用yong單dan電dian池chi可ke運yun行xing十shi年nian以yi上shang。由you此ci係xi統tong集ji成cheng商shang能neng夠gou采cai用yong少shao量liang協xie調tiao器qi即ji能neng可ke靠kao覆fu蓋gai特te定ding區qu域yu
，並bing且qie把ba終zhong節jie點dian放fang置zhi在zai主zhu電dian源yuan無wu法fa連lian接jie的de地di方fang。

 

通過本文對ZigBee/ Sub-GHz/Wi-Fi與藍牙幾種無線傳輸的方式分析
，優勢劣勢已經一目了然，具體哪一種跟適合物聯網還需要綜合各種因素來考慮。