【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)、隔ge離li
，以yi及ji解jie決jue電dian力li失shi效xiao等deng問wen題ti。消xiao費fei者zhe也ye能neng通tong過guo互hu連lian來lai獲huo取qu相xiang關guan信xin息xi。室shi內nei網wang絡luo設she備bei均jun能neng實shi時shi報bao告gao其qi狀zhuang態tai和he能neng耗hao，並bing且qie還hai能neng響xiang應ying公gong共gong事shi業ye公gong司si發fa出chu的de信xin息xi。采cai用yong智zhi能neng能neng源yuan和he智zhi能neng家jia居ju係xi統tong

，消xiao費fei者zhe將jiang更geng加jia方fang便bian和he高gao效xiao，例li如ru，在zai電dian費fei最zui低di的de時shi候hou控kong製zhi激ji活huo洗xi碗wan機ji，或huo是shi適shi時shi提ti醒xing用yong戶hu需xu要yao添tian加jia洗xi滌di劑ji。

 

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AODV中zhong
，當dang一yi個ge節jie點dian需xu要yao連lian接jie時shi，他ta將jiang廣guang播bo一yi條tiao路lu由you請qing求qiu報bao文wen，其qi他ta節jie點dian在zai路lu由you表biao中zhong查zha找zhao
，如ru果guo有you到dao達da目mu標biao節jie點dian的de路lu由you
，則ze向xiang源yuan節jie點dian反fan饋kui，源yuan節jie點dian挑tiao選xuan一yi條tiao可ke靠kao、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yongSilicon 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915MHzdeshejikeyongyumeiguoheouzhoushichang。youxuduokeyongdewuxushouquanhuoxuyaoshouquandepinduan
，duiyuxitongjichengshanglaishuo，jikexuanzezaimouxietedingquyujinxingxingnengyouhua，huozhepeihegonggongshiyegongsizaiguangkuoquyushejixitong。zaizhezhongduoyanghuazhong，yu2.4GHz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
，EZRadioPROxinpianzhichishuangtianxian
，bingzaixinpianneijichengtianxianfenjiluojisuanfa。tongguocaiyongtiaopinheshizhongtongbujishuxiangjiehedefangfa，xitongjichengshangnenggouzaixietiaoqihezhongjiedianzhijianshixiankuayueshugonglidesub-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。