四種短距離無(wú)線監(jiān)控解決方案的性能對(duì)比

我熱愛(ài)ZigBee技術(shù)，曾寫過(guò)幾篇關(guān)于它的長(zhǎng)篇報(bào)告，話題包括數(shù)不清的產(chǎn)品預(yù)告，參加過(guò)一些它的會(huì)議，甚至擺弄過(guò)一些開發(fā)包。ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的短距離無(wú)線技術(shù)，在無(wú)線網(wǎng)狀傳感器網(wǎng)絡(luò)和其它短距離應(yīng)用(如家庭監(jiān)控、建筑和工業(yè)環(huán)境)中被廣泛采用。

由于許多供應(yīng)商都提供ZigBee芯片、模塊和開發(fā)包，無(wú)論建立一個(gè)什么樣的系統(tǒng)都是很容易的。但是你知道嗎？ ZigBee技術(shù)盡管不錯(cuò)，但對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)它的功能過(guò)于強(qiáng)大。有時(shí)建網(wǎng)狀網(wǎng)并不需要ZigBee支持的復(fù)雜性和開銷負(fù)擔(dān)。所以，盡管ZigBee非常能干和引人注目，你還有其它選擇。以下是一個(gè)快速的對(duì)比，幫助你選擇對(duì)于你的設(shè)計(jì)問(wèn)題最優(yōu)的解決方案。

對(duì)比的基礎(chǔ)

這里我們利用ZigBee作為對(duì)比的基礎(chǔ)。表1(如下)概括了ZigBee所有最關(guān)鍵的特征。這些特征具代表性，并且隨著具體供應(yīng)商的不同而不同。而這都是你需要在無(wú)線鏈接中定義的要點(diǎn)。

要注意的是ZigBee實(shí)際上有3個(gè)版本。最普遍和廣泛使用的是工作在2.4GHz微波頻段以及Wi-Fi、藍(lán)牙和其它一些服務(wù)中的版本。即使大多數(shù)情況下它極少被使用，但它擁有最高的數(shù)據(jù)速率。其它版本工作在UHF頻段。歐洲采用868MHz頻段和20kbps的數(shù)據(jù)速率。而美國(guó)采用915MHz頻段。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，40kbps的數(shù)據(jù)速率已經(jīng)足夠。低頻ZigBee版本最大的優(yōu)勢(shì)就是他們通?？梢愿采w一個(gè)較大的范圍。

記住，ZigBee不僅僅是一個(gè)無(wú)線電收發(fā)器。其基本物理層和介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)層由IEEE根據(jù)802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義。ZigBee增加了網(wǎng)絡(luò)、安全性和應(yīng)用架構(gòu)。最頂層是應(yīng)用或一個(gè)ZigBee的應(yīng)用描述。因此，ZigBee是一個(gè)全方位的、具備ZigBee聯(lián)盟提供的多種應(yīng)用的不同描述的協(xié)議。ZigBee聯(lián)盟同時(shí)也提供測(cè)試和ZigBee使能產(chǎn)品的認(rèn)證，以確保完全的互操作性。那會(huì)帶來(lái)很大的好處，但是很多應(yīng)用并不需要它，所以可以使用較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。

一些較大的ZigBee芯片供應(yīng)商包括Atmel、Ember、Freescale Semiconductor和Texas Instruments(Chipcon)。

一些有趣的短距離解決方案

表2總結(jié)了ZigBee的一些可行選擇方案，特別是當(dāng)你執(zhí)行較簡(jiǎn)單的監(jiān)控項(xiàng)目，不需要復(fù)雜協(xié)議或網(wǎng)狀網(wǎng)能力的時(shí)候。當(dāng)然，這是有原因的。

WirelessUSB的方案來(lái)自Cypress Semiconductor。在P2P和M2P應(yīng)用中它是有用的。它主要是為像鼠標(biāo)和鍵盤那樣的PC外圍設(shè)備而設(shè)計(jì)的，但是它對(duì)游戲、玩具、遠(yuǎn)程控制之類也有效。它主要的優(yōu)勢(shì)在于充當(dāng)一個(gè)HID，所以無(wú)線連接性對(duì)于在操作系統(tǒng)水平上的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是完全顯而易見的，不需要特別的驅(qū)動(dòng)器。其它潛在應(yīng)用包括用戶電子技術(shù)、家庭自動(dòng)化、自動(dòng)讀表器、個(gè)人健康、娛樂(lè)系統(tǒng)和無(wú)線手機(jī)。

在表2描述的基本設(shè)備是Wireless USB LS版本，擁有一個(gè)10米左右的有限范圍，一個(gè)長(zhǎng)程版本的Wireless USB LR把它提高到超過(guò)50米。一個(gè)較新的Wireless USB LP版本是10米范圍的，很低功率，但如果你需要的話也可以較高的數(shù)據(jù)率運(yùn)轉(zhuǎn)，采用DSSS的速率可達(dá)250kbps，而采用GFSK的速率則高達(dá)1Mbps。這些設(shè)備出色的地方在于他們提供了一個(gè)基本的協(xié)議，所以你不必為你的應(yīng)用發(fā)明一個(gè)協(xié)議。但是它是相當(dāng)簡(jiǎn)易和靈活的。M2P能力讓你做成一個(gè)可以收集來(lái)自多種來(lái)源數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。這些單一芯片的設(shè)備來(lái)自48引腳QFN封裝，Cypress也銷售一些完成的模塊和一個(gè)完整的開發(fā)包。

其中一個(gè)較新的選擇是來(lái)自Zensys公司的Z-Wave技術(shù)。這個(gè)無(wú)線系統(tǒng)針對(duì)家庭自動(dòng)化，特別是像開/關(guān)燈、調(diào)暗或設(shè)置溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器等監(jiān)控而設(shè)計(jì)。它或許不像ZigBee那樣靈活，但是它可以讓家庭自動(dòng)化變得簡(jiǎn)單和低成本。

工作在高UHF頻段的Z-Wave芯片具有不錯(cuò)的傳輸范圍。數(shù)據(jù)速率被限制為9.6kbps，但是在家庭自動(dòng)化中這已經(jīng)足夠了。這些芯片具有一個(gè)板上8051控制器和一些閃存。它們也運(yùn)行DES和3DES編碼，如果你需要那種類型的安全。Z-Wave有很好的發(fā)展勢(shì)頭，在它背后有Intel和Cisco的資金支持。而Z-Wave聯(lián)盟則提供了超過(guò)125名成員的支持。

在表2的最后列舉了一個(gè)簡(jiǎn)易ISM波段收發(fā)器的基本通用特征。你在這里看到的項(xiàng)目是我從最新的Analog Devices上手冊(cè)拿來(lái)的。然而，一些其它的生產(chǎn)廠家制作這些低成本的設(shè)備。比如Micrel和Maxim。在美國(guó)，這些設(shè)備的依據(jù)是CFR第47部分的第15條條例。最普遍使用的頻率是315MHz、492MHz和915MHz。

這些設(shè)備的低速(10kbps)的短距離應(yīng)用使用大多數(shù)簡(jiǎn)易的ASK/OOK。但是其他的短距離應(yīng)用使用FSK 或GFSK來(lái)獲得較高的數(shù)據(jù)率(20kbps到384kbps)。有時(shí)候，這些無(wú)線電收發(fā)器只執(zhí)行物理層，所以你自己使用架構(gòu)模板和協(xié)議。但是在你需要傳遞一個(gè)開/關(guān)編碼或一些簡(jiǎn)單要求的情況下，在一般的伴隨嵌式控制器中執(zhí)行是相當(dāng)容易的。其中一些最普遍的應(yīng)用包括免鑰入車系統(tǒng)、車庫(kù)開門器、遠(yuǎn)程溫度傳感器和輪胎壓力傳感器。這就是準(zhǔn)系統(tǒng)應(yīng)用的出路。如果你不想自己去創(chuàng)建這些設(shè)備，那你也有很多可供選擇的模板創(chuàng)建商。其中一些包括Cirronet、Lemos、Linx、Maxstream和Radiometrix。

其它方案

是的，這里我可能遺漏了一個(gè)可供選擇的方案。你們中可能有人會(huì)問(wèn)，Bluetooth在哪里。Bluetooth是一個(gè)很出色的無(wú)線系統(tǒng)，實(shí)際上它擁有最大的無(wú)線技術(shù)容量，包括Wi-Fi?？赡軙?huì)有人反對(duì)我忽略了Wi-Fi。但是這些技術(shù)的目標(biāo)并不是以監(jiān)控為主要目標(biāo)的無(wú)線應(yīng)用。相對(duì)于這些簡(jiǎn)單的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，兩者的功能都過(guò)于強(qiáng)大。是的，你可以認(rèn)為它們是可供選擇的，但是伴隨而來(lái)的是較高的成本和復(fù)雜度開銷。如果你只是需要短距離和便宜的方案，那就堅(jiān)持我在本文中介紹的吧！