【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)
、geli，yijijiejuedianlishixiaodengwenti。xiaofeizheyenengtongguohulianlaihuoquxiangguanxinxi。shineiwangluoshebeijunnengshishibaogaoqizhuangtaihenenghao，bingqiehainengxiangyinggonggongshiyegongsifachudexinxi。caiyongzhinengnengyuanhezhinengjiajuxitong，xiaofeizhejianggengjiafangbianhegaoxiao
，liru，zaidianfeizuidideshihoukongzhijihuoxiwanji，huoshishishitixingyonghuxuyaotianjiaxidiji。

 

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AODVzhong，dangyigejiedianxuyaolianjieshi，tajiangguangboyitiaoluyouqingqiubaowen，qitajiedianzailuyoubiaozhongzhazhao，ruguoyoudaodamubiaojiediandeluyou
，zexiangyuanjiedianfankui
，yuanjiediantiaoxuanyitiaokekao、跳tiao數shu最zui小xiao的de路lu線xian，並bing存cun儲chu信xin息xi到dao本ben地di路lu由you表biao以yi便bian用yong於yu未wei來lai所suo需xu
，如ru果guo一yi條tiao路lu由you線xian路lu失shi敗bai，節jie點dian能neng夠gou簡jian單dan的de選xuan擇ze另ling一yi條tiao替ti代dai路lu由you線xian路lu。如ru果guo源yuan和he目mu的de地di之zhi間jian的de最zui短duan線xian路lu由you於yu牆qiang壁bi或huo多duo徑jing幹gan擾rao而er被bei阻zu塞sai

，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(yong)Silicon 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
，EZRadioPRO芯xin片pian支zhi持chi雙shuang天tian線xian，並bing在zai芯xin片pian內nei集ji成cheng天tian線xian分fen集ji邏luo輯ji算suan法fa。通tong過guo采cai用yong跳tiao頻pin和he時shi鍾zhong同tong步bu技ji術shu相xiang結jie合he的de方fang法fa，係xi統tong集ji成cheng商shang能neng夠gou在zai協xie調tiao器qi和he終zhong節jie點dian之zhi間jian實shi現xian跨kua越yue數shu公gong裏li的desub-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。