无线协议的选择

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1、选择无线协议：802.15.4、ZigBee以及专有网络之间的对比许多设计人员都听说过ZigBee与IEEE802.15.4标准，但不清楚到底应该选择Zigbee,还是802.15.4,抑或是开发口己的专有网络协议。木文将以专有协议为例，介绍各种协议的优势，并在性能和应用领域方面进行对比区分。讨论不同的网络拓扑、资源要求以及灵活特性，从而帮助利益相关方(interestedparty)选择最适合自己应用需求的开发协议。本文分三部分讲述低功耗网络及在他们Z间如何选择的问题。第一部分论述网络基础知识以及低功耗网络选择标准；第二部分继续探讨选择标准，并介绍802.15.4协议;第三部分

2、介绍ZigBee和专有网络协议SimpliciTI,并根据上述选择标准衡量这些协议。第一部分电子市场屮的最主要趋势之一就是越来越多的产品都开始添加无线连接功能。水电气表、家庭安全系统、电视遥控或健身设备等各种产品都添加了无线连接功能，这一方面是为了方便用户使用，用户可通过无线遥控在房间任意位置操控，不像红外线遥控非要瞄准设备才能工作；另一方面，这种无线操控也是为了减少房间重新布线的昂贵成本例如不用重新布线就能安装家庭安全系统等。此外，白动抄表系统(AMR)或高级电表架构(AM1)等设备也越来越依赖低功耗协议使设备的电池使用寿命能够长达数年Z久。木文将概括介绍无线网络协议，不过将重

3、点介绍ZigBee与802.15.4协议，并将其与专冇网络协议进行对比，这些协议根据设计都能满足低功耗应用的要求。尽管许多工程师对这些网络协议都已经比较熟悉了，但可能还没有仔细对其加以评估。即便冇人曾经评估过这些协议，但在特定应用时可能仍不清楚到底哪种协议最合适。本文分三部分。第一部分，我们将介绍网络基础知识，其中包折常见的网络术语、开放系统互连(0SI)网络模型等，并探讨在为特定应用选择网络时应考虑的因索；第二部分，我们将给出一系列网络选择标准，根据这些标准对三种网络协议加以对比;第三部分，我们将详细介绍802.15.4>ZigBee以及SimpliciTl专有网络I■办议，并

4、给出具体实例，说明如何根据选择标准确定适合特定应用的最佳网络协议。口前，推出的无线网络协议种类繁多。下面我们仅列出部分网络协议：WiFi(802.11b)、蓝牙、ZigBee、ZigBeePro、802.15.4、RFID以及WirelessUSB等标准化协议。芯片厂商、第三方等推出的专有协议，本文称Z为“DIY”网络协议，仅用于推出该协议的公司H己生产的产品中。图1显示了多种网络协议及其重点应用领域和典型资源要求等。我们在比较低功耗协议(如ZigBee/802.15.4与其它协议)时，应重点关注低功耗无线网络区别于其它网络的一些关键特性，比如数据速率低、连接距离短、帧开销低、复

5、杂性低等，述冇就是协议本身的电源管理要求。上述各项设计因素都是为了最终实现降低网络单位节点功耗的目的。如图1所示，ZigBee/802.15.4I■办议理想适用于环境监控市场领域中的相关应用，不仅可确保电池供电设备能长时间最佳工作，而且相对于支持更大型复杂化协议的硬件来说述能有效降低成木。MarketNameZigBee*wo™Bluetooth^$»ndirdW2-15.4OSM^GPRSCDMAHwRUaozjib802.15.1ApplcjticnfocusMorutofir^g&ControlWideV^ict&D.t,Wet>.EmailVideoC・bleRepljc

6、ementSystem32K8•WKB*16M0*1MB・250KB*©JtterjrLNe(diyS)1,000*V7Siz«UrbbrWted(211.000*720TunsmissionRjHQt(meters)1•100*1.000<1•1001•104SucctttMttHaRtbJbiity.Powtr.CwtRtJCh・QuaKySpeed・CostCwEsot图1-无线协议参数及其重点应用领域（ZigBee联盟提供）低功耗网络主要设计用于为电池供电设备（电池使用寿命达数月或数年之久）间提供无线连接。人多数低功耗无线系统

7、中，以无线电发送和接收数据最为耗电。因此，我们应尽可能降低无线电的功耗，这对延长电池使用寿命至关重耍。由于信号发送和接收Z间的距离与天线的功率输入成正比，因此不同节点间的无线网络覆盖范围一般有限。无线协议还应降低口身的复杂性，以降低计算开销，避免使用大容量存储器，从而降低成木。网络基础知识图2显示了典型低功耗网络节点的结构图。通常，节点中有一个或多个传感器负责收集数据或状态和/或向系统提供用户接口。微控制器连接于传感器并控制无线电（本例中为CC1100或CC2500）,而无线电则