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ZigBee技术的特点及劣势

2014-08-28 15:44
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一、ZigBee特点

①低功耗
    在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支撑1个节点工作6~24个月,以至更长。这是ZigBee的凸起劣势。比拟力,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
    TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新动力的ZigBee节点。该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的ZigBee供给电源。
②低成本
    经由大幅简化和谈(不到蓝牙的1/10),降低了对通信节制器的要求,按预测阐发,以8051的8位微节制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,并且ZigBee免和谈专利费。每块芯片的代价大约为2美元。
③低速度
    ZigBee工作在20~250kbps的速度,别离供给250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率,满足低速度传输数据的使用需求。
④近距离
    传输范畴一般介于10~100m之间,在添加发射功率后,亦可添加到1~3km。这指的是相邻节点间的距离。若是经由路由和节点间通信的接力,传输距离将能够更远。
⑤短时延
    ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作情况只需15ms,节点连接进入收集只需30ms,进一步节流了电能。比拟力,蓝牙需要3~10s、WiFi 需要3 s。
⑥高容量
    ZigBee可采用星状、片状和网状收集布局,由一个主节点办理若干子节点,最多一个主节点可办理254个子节点;同时主节点又一次可由上一层收集节点办理,最多可构成65000 个节点的大网。
⑦高平安
    ZigBee供给了三级平安模式,包罗无平安设定、使用拜候节制清单(Access Control List, ACL) 防止不法获取数据以及采用高级加密尺度(AES 128)的对称暗码,以矫捷确定其平安属性。
⑧免执照频段
    使用工业科学医疗(ISM)频段,915MHz(美国),868MHz(欧洲),2. 4GHz(全球)。

 
    由于此三个频带物理层并不不异,其各自傲道带宽也不合,别离为0.6MHz, 2MHz和5MHz。别离有1个, 10个和16个信道。这三个频带的扩频和调制编制亦有区别。扩频都使用间接序列扩频(DSSS),但从比特到码片的变换不同较大。调制编制都用了调相技术,但868MHz和915MHz频段采用的是BPSK,而2.4GHz频段采用的是OQPSK。

    在发射功率为0dBm的环境下,蓝牙凡是能有10米的传染感动范畴。而ZigBee在室内凡是能达到30-50米的传染感动距离,在室外空阔地带以至能够达到400米(TI CC2530不加功率放大)。所以ZigBee可归为低速度的短距离无线通信技术。


无线数据传输
 
    简单的说,ZigBee是一种高靠得住的无线数传收集,类似于CDMA和GSM收集。ZigBee数传模块类似于挪动收集基站。通信距离从尺度的75m到几百米、几公里,并且支撑无限扩展。

    ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块构成的一个无线数传收集平台,在整个收集范畴内,每一个ZigBee收集数传模块之间能够相互通信,每个收集节点间的距离能够从尺度的75m无限扩展。

    与挪动通信的CDMA网或GSM网不合的是,ZigBee收集主如果为工业现场主动化节制数据传输而建立,因而,它必需具有简单,使用便当,工作靠得住,代价低的特点。而挪动通信网主如果为语音通信而建立,每个基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee收集节点不只本身能够作为监控对象,例如其所连接的传感器间接进行数据采集和监控,又一次能够主动直达此外收集节点传过来的数据材料。除此之外,每一个ZigBee收集节点(FFD)又一次可在本人信号笼盖的范畴内,和多个不承担收集消息直达任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

数据采集

    ZigBee数据采集该当来说开创了ZigBee技术的别的一种合用型技术,ZigBee厂商里面的数据采集,具体涉及到模仿量、开关量的采集,如下表所示:
    别的按照技术的不合,会有不合的使用。比如按照智能家居又独立出终端设备,具体可前去澳门新濠天地官网领会。

    组网通信编制

    ZigBee技术所采用的自机关网是怎样回事?举一个简单的例子就能够申明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee收集模块终端,下降到地面后,只需他们相互间在收集模块的通信范畴内,经由相互主动根究,很快就能够构成一个互联互通的ZigBee收集。并且,由于人员的挪动,相互间的结合又一次会发生变化。因而,模块又一次能够经由从头根究通信对象,确定相互间的结合,对原有收集进行刷新。这便是自机关网。

 
    ZigBee技术为什么要使用自机关网来通信?

    网状网通信现实上便是多通道通信,在现实工业现场,由于各类缘由,往往并不能包管每一个无线通道都能够大概不断通畅,就像城市的街道一样,可能由于车祸,道路维修等,使得某条道路的交通出现临时中缀,此时由于咱们有多个通道,车辆(相当于咱们的节制数据)仍然能够经由其他道路达到方针地。而这一点对工业现场节制而言则很是次要。

    为什么自机关网要采用动态路由的编制?

    所谓动态路由是指收集中数据传输的路径并不是事后设定的,而是传输数据前,经由对收集当时可把持的所有路径进行搜刮,阐发它们的位置干系以及远近,然后选择此中的一条路径进行数据传输。在咱们的收集办理软件中,路径的选择使用的是“梯度法”,即先选择路径比来的一条通道进行传输,如传不通,再使用别的一条稍远一点的通路进行传输,以此类推,直到数据送达方针地为止。在现实工业现场,事后确定的传输路径随时都可能发生变化,或者因各类缘由路径被中缀了,或者过于忙碌不能进行及时传送。动态路由连系网状拓扑布局,就能够很好处理这个问题,从而包管数据的靠得住传输。

    ZigBee与GNU Radio 
 

    GNU Radio是收费的软件斥地对象套件。它供给信号运转和处置模块,用它能够在易制造的低成本的射频(RF)硬件和通用微处置器上完成软件定义无线电。这套套件遍及用于业余欢愉喜爱者,学术机构和贸易机构用来研究和建立无线通信系统。GNU Radio 的使用主如果用Python 编程言语来编写的。可是其核心信号处置模块是C++在带浮点运算的微处置器上建立的。因而,斥地者能够大概简单快速的建立一个及时、高容量的无线通信系统。虽然其次要功用不是仿真器,GNU Radio 在没有射频RF 硬件部件的景况下支撑对事后存储和(信号发生器)生成的数据进行信号处置的算法的研究。


二、ZigBee劣势

    1.数据速度比力低,在2.4GHz的频段只需250Kb/S,并且这只是链路上的速度,除掉信道互助应对和重传等耗损,真正能被使用所把持的速度可能不足100Kb/s,并且余下的速度可能要被临近多个节点和统一个节点的多个使用所瓜分,因而不适合做视频之类工作。适合的使用范畴——传感和节制。

 
    2.在靠得住性方面,ZigBee有良多方面进行包管。物理层采用了扩频技术,能够大概在必然程度上抵当干扰,MAC使用层(APS部门)有应对重传功能。MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道,能够起到避开干扰的传染感动。当ZigBee收集遭到外界干扰,无法一般工作时,整个收集能够动态的切换到另一个工作信道上。

    3.时延由于ZigBee采用随机接入MAC层,且不支撑时分复用的信道接入编制,因而不能很好的支撑一些及时的停业。

    4.能耗特征 能耗特征是ZigBee的一个技术劣势。凡是ZigBee节点所承载的使用数据速度都比力低。在不需要通信时,节点能够进入很低功耗的休眠情况,此时能耗可能只需一般工作情况下的千分之一。由于一般环境下,休眠时间占总运转时间的大部门,有时一般工作的时间又一次不到百分之一,因而达到很高的节能成果。

    5.组网和路由性——收集层特征
    ZigBee大规模的组网才能——每个收集65000个节点,而每个蓝牙收集只需8个节点。 由于ZigBee底层采用了直扩技术,若是采用非信标模式,收集能够扩展得很大,由于不需同步并且节点插手收集和从头插手收集的过程很快,一般能够做到1秒以内,以至更快。蓝牙凡是需要3秒。在路由方面,ZigBee支撑靠得住性很高的网状网的路由,所以能够安插范畴很广的收集,并支撑多播和广播特征,能够大概给丰盛的使用带来无力的支撑。