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解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee

物联网,可穿戴,智能家居,智慧城市,这些字眼经常占据各大传媒的显眼位置,就这些领域应用的技术来讲,无线连接技术无疑是一个研究最热的。本文从技术角度分析当前三种无线连接技术:Wi-Fi,Bluetooth和Zigbee。

作者:IC咖啡来源:电子工程网|2014-09-26 15:28

物联网,可穿戴,智能家居,智慧城市,这些字眼经常占据各大传媒的显眼位置,就这些领域应用的技术来讲,无线连接技术无疑是一个研究最热的。本文从技术角度分析当前三种无线连接技术:Wi-Fi,Bluetooth和Zigbee。

解读三种无线接入技术

三种技术在诞生之初并没有现在业界这么多热点概念,她们本身也不是针对这些热点的。

Wi-Fi的意思是Wireless-Fidelity,顾名思义是可靠地无线连接技术,应用的场景主要是完成数据传输,相关的标准测试流程也是按照数据传输可靠性来定义的。Wi-Fi开始引人关注应该是在2003年的时候Intel推出了迅驰技术,当时其实就是笔记本装上了无线上网功能,当时使用的是802.11b的技术,***速率只有11Mbps;Wi-Fi获得第二次爆发应该是随着智能手机的普及,无线上网功能成为标配,这是最近几年的事了,技术也由b/g到了a/c/n等。

Bluetooth最早是爱立信开始做的,爱立信早在1994年就已进行研发。1997年,爱立信与其他设备生产商联系,并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。 1998年2月,跨国大公司,包括诺基亚、苹果、三星组成的一个特殊兴趣小组(SIG),他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术,即Bluetooth。相关的技术标准也经历了1.0,1.2,2.0,3.0,4.0等,具体的技术特性可以概括为:BR(Basic Rate),EDR(Enhanced Data Rate),BLE(Bluetooth Low-energy)。Bluetooth技术兴起是从手机和外围设备开始的,具体包括蓝牙耳机、音箱等设备。

Zigbee出现的比较晚,在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言,蓝牙技术太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等。而工业自动化,对无线数据通信的需求越来越强烈,而且,对于工业现场,这种无线传输必须是高可靠的,并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此,经过人们长期努力,ZigBee协议在2003年正式问世。Zigbee的应用一直不瘟不火,在工控领域应用相对多一些。

三种无线接入技术都能完成数据传输功能,工作频段也在2.4GHz ISM频段是重叠的。主要的差别表现为三者的数据传输速率和组网模式。

解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee
解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee

图1. Wi-Fi组网模式

解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee

图2. Bluetooth BR/EDR组网模式

解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee

图3. Zigbee组网模式

解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee

图4. Bluetooth Low-energy组网模式

每种技术实现的成本和完成的功能决定了其在市场上的位置,从无线接入实现的技术来看,结构基本类似,都由几部分组成:RF,Modem,MAC,Core。其中MAC部分可以分为硬件实现部分和软件实现部分。

解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee

图5. 无线连接系统通用架构

在智能家居或者可穿戴设备领域用到的无线接入技术,会在原有技术基础上做一些特色的改进,很大一部分工作会在MAC部分,这部分是硬件公司和软件公司争论的焦点;无线技术硬件实现部分的难度和可实现低功耗的性能也是决定应用前景的关键因素,下面的表格给出了几种技术的参数比较。

解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee

在平台支撑方面,Wi-Fi和Bluetooth完胜Zigbee!在前两者已经成为智能手机、平板等智能终端标配的市场现状下,Zigbee似乎还没有找到可搭载的平台支撑。当然Zigbee并不是完全没有机会,由于Zigbee技术在很多领域里有无可替代的物理特性,很多方式可以解决平台支撑的问题,下图就给出一种利用桥接器完成无线接入的网络结构。

解读三种无线接入技术:Wi-Fi Bluetooth Zigbee

图6. 利用桥接器的Zigbee接入网络结构

Wi-Fi有网络入口,BLE有超低功耗,Zigbee有特色的物理传输特性和组网性能,选择哪种技术似乎答案很明确。

【编辑推荐】

  1. 几种主流无线通信技术的比较
  2. 下一代宽带接入技术NG-GPON2缓步走来
  3. 无线大战一触即发 WIFI蓝牙角逐智能家居
【责任编辑:林琳 TEL:(010)68476606】

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