四種短距離無線監(jiān)控解決方案的性能對比

我熱愛ZigBee技術，曾寫過幾篇關于它的長篇報告，話題包括數(shù)不清的產(chǎn)品預告，參加過一些它的會議，甚至擺弄過一些開發(fā)包。ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的短距離無線技術，在無線網(wǎng)狀傳感器網(wǎng)絡和其它短距離應用(如家庭監(jiān)控、建筑和工業(yè)環(huán)境)中被廣泛采用。

由于許多供應商都提供ZigBee芯片、模塊和開發(fā)包，無論建立一個什么樣的系統(tǒng)都是很容易的。但是你知道嗎？ ZigBee技術盡管不錯，但對于許多應用來說它的功能過于強大。有時建網(wǎng)狀網(wǎng)并不需要ZigBee支持的復雜性和開銷負擔。所以，盡管ZigBee非常能干和引人注目，你還有其它選擇。以下是一個快速的對比，幫助你選擇對于你的設計問題最優(yōu)的解決方案。

對比的基礎

這里我們利用ZigBee作為對比的基礎。表1(如下)概括了ZigBee所有最關鍵的特征。這些特征具代表性，并且隨著具體供應商的不同而不同。而這都是你需要在無線鏈接中定義的要點。

要注意的是ZigBee實際上有3個版本。最普遍和廣泛使用的是工作在2.4GHz微波頻段以及Wi-Fi、藍牙和其它一些服務中的版本。即使大多數(shù)情況下它極少被使用，但它擁有最高的數(shù)據(jù)速率。其它版本工作在UHF頻段。歐洲采用868MHz頻段和20kbps的數(shù)據(jù)速率。而美國采用915MHz頻段。對于大多數(shù)應用來說，40kbps的數(shù)據(jù)速率已經(jīng)足夠。低頻ZigBee版本最大的優(yōu)勢就是他們通常可以覆蓋一個較大的范圍。

記住，ZigBee不僅僅是一個無線電收發(fā)器。其基本物理層和介質訪問控制(MAC)層由IEEE根據(jù)802.15.4標準定義。ZigBee增加了網(wǎng)絡、安全性和應用架構。最頂層是應用或一個ZigBee的應用描述。因此，ZigBee是一個全方位的、具備ZigBee聯(lián)盟提供的多種應用的不同描述的協(xié)議。ZigBee聯(lián)盟同時也提供測試和ZigBee使能產(chǎn)品的認證，以確保完全的互操作性。那會帶來很大的好處，但是很多應用并不需要它，所以可以使用較簡單的系統(tǒng)。

一些較大的ZigBee芯片供應商包括Atmel、Ember、Freescale Semiconductor和Texas Instruments(Chipcon)。

一些有趣的短距離解決方案

表2總結了ZigBee的一些可行選擇方案，特別是當你執(zhí)行較簡單的監(jiān)控項目，不需要復雜協(xié)議或網(wǎng)狀網(wǎng)能力的時候。當然，這是有原因的。

WirelessUSB的方案來自Cypress Semiconductor。在P2P和M2P應用中它是有用的。它主要是為像鼠標和鍵盤那樣的PC外圍設備而設計的，但是它對游戲、玩具、遠程控制之類也有效。它主要的優(yōu)勢在于充當一個HID，所以無線連接性對于在操作系統(tǒng)水平上的設計者來說是完全顯而易見的，不需要特別的驅動器。其它潛在應用包括用戶電子技術、家庭自動化、自動讀表器、個人健康、娛樂系統(tǒng)和無線手機。

在表2描述的基本設備是Wireless USB LS版本，擁有一個10米左右的有限范圍，一個長程版本的Wireless USB LR把它提高到超過50米。一個較新的Wireless USB LP版本是10米范圍的，很低功率，但如果你需要的話也可以較高的數(shù)據(jù)率運轉，采用DSSS的速率可達250kbps，而采用GFSK的速率則高達1Mbps。這些設備出色的地方在于他們提供了一個基本的協(xié)議，所以你不必為你的應用發(fā)明一個協(xié)議。但是它是相當簡易和靈活的。M2P能力讓你做成一個可以收集來自多種來源數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。這些單一芯片的設備來自48引腳QFN封裝，Cypress也銷售一些完成的模塊和一個完整的開發(fā)包。

其中一個較新的選擇是來自Zensys公司的Z-Wave技術。這個無線系統(tǒng)針對家庭自動化，特別是像開/關燈、調暗或設置溫度自動調節(jié)器等監(jiān)控而設計。它或許不像ZigBee那樣靈活，但是它可以讓家庭自動化變得簡單和低成本。

工作在高UHF頻段的Z-Wave芯片具有不錯的傳輸范圍。數(shù)據(jù)速率被限制為9.6kbps，但是在家庭自動化中這已經(jīng)足夠了。這些芯片具有一個板上8051控制器和一些閃存。它們也運行DES和3DES編碼，如果你需要那種類型的安全。Z-Wave有很好的發(fā)展勢頭，在它背后有Intel和Cisco的資金支持。而Z-Wave聯(lián)盟則提供了超過125名成員的支持。

在表2的最后列舉了一個簡易ISM波段收發(fā)器的基本通用特征。你在這里看到的項目是我從最新的Analog Devices上手冊拿來的。然而，一些其它的生產(chǎn)廠家制作這些低成本的設備。比如Micrel和Maxim。在美國，這些設備的依據(jù)是CFR第47部分的第15條條例。最普遍使用的頻率是315MHz、492MHz和915MHz。

這些設備的低速(10kbps)的短距離應用使用大多數(shù)簡易的ASK/OOK。但是其他的短距離應用使用FSK 或GFSK來獲得較高的數(shù)據(jù)率(20kbps到384kbps)。有時候，這些無線電收發(fā)器只執(zhí)行物理層，所以你自己使用架構模板和協(xié)議。但是在你需要傳遞一個開/關編碼或一些簡單要求的情況下，在一般的伴隨嵌式控制器中執(zhí)行是相當容易的。其中一些最普遍的應用包括免鑰入車系統(tǒng)、車庫開門器、遠程溫度傳感器和輪胎壓力傳感器。這就是準系統(tǒng)應用的出路。如果你不想自己去創(chuàng)建這些設備，那你也有很多可供選擇的模板創(chuàng)建商。其中一些包括Cirronet、Lemos、Linx、Maxstream和Radiometrix。

其它方案

是的，這里我可能遺漏了一個可供選擇的方案。你們中可能有人會問，Bluetooth在哪里。Bluetooth是一個很出色的無線系統(tǒng)，實際上它擁有最大的無線技術容量，包括Wi-Fi?？赡軙腥朔磳ξ液雎粤?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/Wi-Fi">Wi-Fi。但是這些技術的目標并不是以監(jiān)控為主要目標的無線應用。相對于這些簡單的應用來說，兩者的功能都過于強大。是的，你可以認為它們是可供選擇的，但是伴隨而來的是較高的成本和復雜度開銷。如果你只是需要短距離和便宜的方案，那就堅持我在本文中介紹的吧！