无线网络技术核心特性和能力
Wi-Fi是基于2.4GHz频段的通信技术,其擅长在两节点之间快速传输大量数据,但同时消耗能量高,并且在星型配置中,每个AP在不超过15-32个客户端。
Bluetooth是另一种2.4GHz技术,其针对便携式设备,主要作为点对点的解决方案,仅支持几个节点。
ZigBee与Bluetooth和Wi-Fi共享相同的无线频谱,但仅用于满足低功耗无线传感器节点的特殊需求
ZigBee:无线网状网络的优化解决方案
ZigBee基于全球标准,是一个的无线网状网Z络技术。与传统的网络架构不同,例如星型和点对点,网状网络采用最低成本节点为建筑物内的所有提供可靠覆盖(参见下图中网络拓扑结构选项对比)。ZigBee采用动态、自主的由协议,基于AODV(Ad Hoc On-demand Distance Vector)的由技术。在AODV中,当一个节点需要连接时,他将一条由请求报文,其他节点在由表中查找,如果有到达目标节点的由,则向源节点反馈,源节点挑选一条可靠、跳数最小的线,并存储信息到本地由表以便用于未来所需,如果一条由线失败,节点能够简单的选择另一条替代由线。如果源和目的地之间的最短线由于墙壁或多径干扰而被阻塞,ZigBee能够自适应的找到一条更长但可用的由线。
Sub-GHz:长距离和低功耗通信的理想选择
无线与频率成反比,在低功耗、长距离通信或穿墙能力上,sub-GHz射频更有优势。对于许多应用,433MHz成为2.4GHz的全球替代品(但日本不允许其用于无线应用)。基于868MHz和915MHz的设计可用于美国和欧洲市场。有许多可用的无需授权或需要授权的频段,对于系统集成商来说,既可选择在某些特定区域进行性能优化,或者配合公共事业公司在广阔区域设计系统。在这种多样化中,与2.4GHz频段相比,sub-GHz频段频谱干扰更少。干扰较少的频段能提高网络的整体性能,减少传输中的重传次数。
第三方和基于标准的网络协议栈可用于sub-GHz射频,但许多厂商仍选择专用解决方案来针对其特定需求。许多无线协议面临着一个问题,接口要不断激活 “”网络中通信。数据发射比数据接收消耗更多的能量,但是发射是短暂的,并且有长时间间隔,因此长期平均能耗通常更低。在许多无线协议中,接收器不知道消息何时到来。因此不得不保持以便不丢失任何数据,因此即使没有消息,接收器也不能完全关闭能耗。这种情形将节点的电池自主权,需要对电池定期更换或充电。
Sub-GHz收发器,例如Silicon Labs Si446x EZRadioPRO IC,支持从119MHz-1050MHz的频率范围,最大146dB的链预算,以及休眠模式下仅需50nA电流消耗。为了减轻多径衰落的影响,EZRadioPRO芯片支持双天线,并在芯片内集成天线分集逻辑算法。通过采用跳频和时钟同步技术相结合的方法,系统集成商能够在协调器和终节点之间实现跨越数公里的sub-GHz网络,同时终节点采用单电池可运行十年以上。由此系统集成商能够采用少量协调器即能可靠覆盖特定区域,并且把终节点放置在主电源无法连接的地方。