無線通信技術協議-Zigbee 3.0


物聯網的無線通信技術有:短距離的無線局域網通信技術和長距離的無線廣域網通信技術

  • 短距離局域網通信技術有Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave、6LoWPAN等。
  • 長距離廣域網通信技術有非授權頻段的Lora、Sigfox,授權頻段的GSM、CDMA、WCDMA等成熟的2G/3G蜂窩通信技術,4G/5G、NB-IoT窄帶蜂窩通信技術等。

Zigbee是基於IEEE802.15.4標准的低成本、低速率、短距離、端延時、高容量、高安全傳輸的低功耗局域網無線自組網通信技術協議。

Zigbee 3.0協議層

Zigbee 3.0 OSI模型

IEEE 802.15.4物理層完成的主要任務

  1)開啟和關閉無線收發信號

  2)能量檢測

  3)鏈路質量指示

  4)空閑信道評估

  5)信道選擇

  6)數據發送和接收

PHY通過射頻固件和硬件提供MAC層和物理無線信道直接的接口。PHY還包括PHY管理實體(PLME),以提供調用PHY管理功能的管理服務接口,同時PLME還負責維護物理層 PAN 信息庫(PHY PAN).

IEEE 802.15.4 MAC子層完成的主要任務

  1)協調器產生網絡信標

  2)信標同步

  3)支持PAN關聯和解關聯

  4)CSMA-CA信道訪問機制

  5)處理和維護保證時隙機制

  6)在兩個對等MAC實體間提供可靠鏈路

MAC層提供了特定服務匯聚子層(SSCS)和PHY之間的接口。MAC還包括MAC層管理實體(MLME),以提供調用MAC管理功能的管理服務接口,同時MLME還負責維護MAC層 PAN 信息庫(MAC PAN).

ZigBee頻段:

   全球頻段:2450(2400 ~ 2483.5) MHz 

     歐洲頻段:868 (868 ~ 868.6)MHz

     北美頻段:915 (9.2 ~ 928)MHz

ZigBee性能:

  1. 數據速率比較低,在2.4GHz的頻段只有250Kb/S,而且這只是鏈路上的速率,除掉信道競爭應答和重傳等消耗,真正能被應用所利用的速率可能不足100Kb/s,並且余下的速率可能要被鄰近多個節點和同一個節點的多個應用所瓜分,因此不適合做視頻之類事情。適合的應用領域:傳感和控制。

  2. 在可靠性方面,ZigBee有很多方面進行保證。物理層采用了擴頻技術,能夠在一定程度上抵抗干擾,MAC應用層(APS部分)有應答重傳功能。MAC層的CSMA機制使節點發送前先監聽信道,可以起到避開干擾的作用。當ZigBee網絡受到外界干擾,無法正常工作時,整個網絡可以動態的切換到另一個工作信道上。

  3.時延,由於ZigBee采用隨機接入MAC層,且不支持時分復用的信道接入方式,因此不能很好的支持一些實時的業務。

  4.能耗特性,能耗特性是ZigBee的一個技術優勢。通常ZigBee節點所承載的應用數據速率都比較低。在不需要通信時,節點可以進入很低功耗的休眠狀態,此時能耗可能只有正常工作狀態下的千分之一。由於一般情況下,休眠時間占總運行時間的大部分,有時正常工作的時間還不到百分之一,因此達到很高的節能效果。

  5.組網和路由性,網絡層特性。ZigBee大規模的組網能力——每個網絡65000個節點,而每個藍牙網絡只有8個節點。因為ZigBee底層采用了直擴技術,如果采用非信標模式,網絡可以擴展得很大,因為不需同步而且節點加入網絡和重新加入網絡的過程很快,一般可以做到1秒以內,甚至更快。藍牙通常需要3秒。在路由方面,ZigBee支持可靠性很高的網狀網的路由,所以可以布置范圍很廣的網絡,並支持多播和廣播特性,能夠給豐富的應用帶來有力的支持。

問題點:

  在實際應用中,如ZigBee需要接入互聯網時需要復雜的應用層網關,也不能實現端到端的數據傳輸和控制。


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM