幾種2.4G無線技術的區(qū)別

社會的不斷發(fā)展，無線的優(yōu)點已經(jīng)逐步顯現(xiàn)。如：無線通信覆蓋范圍大，幾乎不受地理環(huán)境限制；無線通信可以隨時架設，隨時增加鏈路，安裝、擴容方便；無線通信可以迅速（數(shù)十分鐘內）組建起通信鏈路，實現(xiàn)臨時、應急、抗災通信的目的；而有線通信則有地理的限制、較長的響應時間。無線通信在可靠性、可用性和抗毀性等方面超出了傳統(tǒng)的有線通信方式，尤其在一些特殊的地理環(huán)境下，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。隨著無線技術的成熟，工業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)也開始越來越多地使用 2.4G通信，同時802.15.4、ZigBee以及Wi-Fi也得到更多的應用。ZigBee和Wi-Fi各自具有明顯的特點，并且許多特性具有互補性，將二者相結合具有很好的應用前景。為幫助工程師朋友近距離地解答更多設計及應用上碰到的問題，本期專家坐堂特邀請到北京博訊科技有限公司技術主管劉楷來分享他設計中的經(jīng)驗。

ZigBee、Wi-Fi的區(qū)別？

ZigBee、Wi-Fi、藍牙和幾種無線技術的對比如下表所示：

　　
ZigBee、Wi-Fi、藍牙和幾種無線技術的對比圖
ZigBee、Wi-Fi、藍牙和幾種無線技術的對比

Wi-Fi目前已經(jīng)批量使用，主要在家庭和辦公室環(huán)境用于PC等設備的局域網(wǎng)絡。3G布署后，會有3G+Wi-Fi的一些應用，中國電信的“天翼”就包括這個部分。可以預見很多的嵌入式Wi-Fi設備也會隨網(wǎng)絡方便會更普及，比如Wi-Fi的POS機和超市中Wi-Fi衡器等。現(xiàn)在工業(yè)環(huán)境應用也較多，主要表現(xiàn)在串口設備的Wi-Fi接入，用于工業(yè)無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

ZigBee和 IEEE802.15.4的設備主要集中在：工業(yè)中的無線傳感器檢測、低等級控制；個人監(jiān)護儀器、低功耗無線醫(yī)療設備；高端玩具；電器組網(wǎng)和控制；無線消費設備；HVAC和燈光控制等。目前批量的應用主要在資產跟蹤、物流管理、智能照明、遠程控制、醫(yī)療看護和遠程抄表系統(tǒng)。

　　2.4G無線技術是如何解決頻段擁擠的問題呢？

802.15.4使用DSSS，802.11使用DSSS和OFDM。實際使用中，我們測試過辦公樓，工廠等環(huán)境。通信更多受到阻擋和距離的問題，擁擠沒有造成太大影響。
802.15.4、Zigbee技術是WSN網(wǎng)絡的最理想選擇，具有低功耗的特性，但具體如何實現(xiàn)低功耗，需要考慮什么因素？

IEEE 802.15.4定義了一種可選的MAC層超幀結構，超幀包括活躍(Active)和非活躍(Inactive)兩部分在非活躍部分，設備可以進入低功耗模式(休眠狀態(tài))；在活躍部分又分為競爭期和非競爭期，競爭期提供給以CSMA-CA方式接人的設備使用，非競爭期由若干保障時隙組成，提供給某些需要保留一定數(shù)據(jù)帶寬的設備這種超幀結構體現(xiàn)了IEEE 802.15.4低功耗的一大特點，非活躍期的引入限制了設備之間收發(fā)信機的開通時間，在無數(shù)據(jù)傳輸時使它們處于休眠狀態(tài)，從而大大節(jié)省了功率開支。

Zigbee設備分為全功能設備和精簡功能設備，精簡功能設備相對全功能設備協(xié)議棧簡單并且內存更小，只能和某個全功能設備進行交互而全功能設備具有完備的 IEEE 802.15.4協(xié)議功能，能與其傳輸范圍內的任何節(jié)點進行交互兩種設備相互組合，可以組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡、星型網(wǎng)絡和樹型網(wǎng)絡。

低功耗系統(tǒng)除了在傳輸上對于功耗的考慮外，在CPU和系統(tǒng)的其他部分也有功率關系。例如，JN5139 SoC本身可以關閉RF，單獨運行CPU部分。也可以關閉SoC的片上ADC、串口等外設。對于休眠也可以提供為了快速啟動保留RAM內容的休眠，使用中斷/比較器/Timer喚醒的休眠和只能 Reset喚醒的深度休眠等模式。這樣整個系統(tǒng)才能合理的實現(xiàn)功能和功耗的平衡。

　　Zigbee信號的帶寬是多少？

ZigBee的底層使用IEEE802.15.4，也就是說物理帶寬是IEEE802.15.4的帶寬嗎也就是250kbps。但是，物理帶寬和有效數(shù)據(jù)速率還有區(qū)別。對于ZigBee而言，數(shù)據(jù)速率還要考慮網(wǎng)絡的拓撲結構、數(shù)據(jù)路由關系、網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)量等問題。實際的應用中一定要充分考慮這些因素。因為涉及的因素很多，所以這里不能給出實際計算。經(jīng)驗而言，路由對數(shù)據(jù)速率的影響最大。每增加一級路由增加100ms～200ms的時間。所以說ZigBee 不是一個實時的網(wǎng)絡。其次是網(wǎng)絡并發(fā)的數(shù)據(jù)對速率也有較大的影響。總之，ZigBee適合低速傳感應用，實際帶寬要考慮網(wǎng)絡實際情況。