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　WiFi、藍(lán)牙還是Zigbee?
　　HMS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有限公司的Tom McKinney先生回顧了目前工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的幾種短距離無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。
　　近來(lái)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的浪潮席卷而至。隨著企業(yè)開(kāi)始獲得更多與其運(yùn)營(yíng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)將用于監(jiān)測(cè)和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，并且由于企業(yè)學(xué)會(huì)如何使用獲得的數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程，生產(chǎn)力將獲得很大提高。不僅限于內(nèi)部的生產(chǎn)力，這些數(shù)據(jù)還能改進(jìn)公司之間的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使生產(chǎn)商和 客戶(hù)同時(shí)受益。
　　多項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步使得大規(guī)模部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為可能。這些技術(shù)進(jìn)步包括降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的成本、更低功耗的射 頻解決方案和更高水平的網(wǎng)絡(luò)接入能力。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的另一個(gè)重要推動(dòng)因素是無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

　無(wú)線(xiàn)不是什么新鮮事
　　無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)市場(chǎng)的應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)30年了。在過(guò)去，這些網(wǎng)絡(luò)通常是Sub 1 GHz（1GHz以下的頻段）的專(zhuān)有系統(tǒng)。解決方案是使用簡(jiǎn)單的調(diào)制技術(shù)，例如幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）。用少數(shù)零散電子原件很容易就能創(chuàng)建出支持這類(lèi)調(diào)制的無(wú)線(xiàn)設(shè)備。這些解決方案的缺點(diǎn)是缺乏安全和帶寬有限。
　　在過(guò)去二十年中已經(jīng)制定了幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義堅(jiān)固的無(wú)線(xiàn)解決方案。在部署廣泛區(qū)域的情形下，最新的標(biāo)準(zhǔn)是足 夠安全的。此外，在上個(gè)世紀(jì)80年代推出的幾個(gè)新的免費(fèi)頻段包括2.4GHz和5GHz頻段。如今我們部署的標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)線(xiàn)解決方案，對(duì)于監(jiān)測(cè)和控制現(xiàn)場(chǎng)或工廠中的設(shè)備來(lái)說(shuō)是一種性?xún)r(jià)比高而且安全的方法。由于有幾種無(wú)線(xiàn) 標(biāo)準(zhǔn)可供選擇，所以問(wèn)題就是在部署無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)該選擇哪種標(biāo)準(zhǔn)
　　那么讓我們來(lái)看看在2.4GHz頻段中三種最常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)：

　　藍(lán)牙、WiFi和Zigbee。
　　WiFi
　　WiFi或IEEE 802.11a/b/g/n是消費(fèi)者和企業(yè)使用最廣泛的無(wú)線(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)解決方案。WiFi是"Wireless Fidelity（無(wú)線(xiàn)保真）"的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種用來(lái)識(shí)別無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。管理該標(biāo)準(zhǔn)的委 員會(huì)旨在創(chuàng)建有線(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的最佳替代者。在所有權(quán)衡的因素中，委員會(huì)最優(yōu)先考慮的因素是安全和速度。802.11n 有著所有短距離無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的最高帶寬。其缺點(diǎn)在于能有效管理802.11堆棧所需要的功耗和處理能力。這些缺
　　點(diǎn)造成了市場(chǎng)的空白，因此出現(xiàn)了幾種面向非常低功耗的無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。
　　藍(lán)牙 藍(lán)牙和Zigbee都是面向WiFi不能勝任的市場(chǎng)。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)能滿(mǎn)足低功耗的個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）的需求。個(gè)人局域 網(wǎng)被定義為圍繞個(gè)人或一臺(tái)智能設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。它的要求包括快速關(guān)聯(lián)、簡(jiǎn)單的人機(jī)接口以及低功耗。在個(gè)人局 域網(wǎng)，多個(gè)發(fā)送器可以很緊密地放置在一起，藍(lán)牙通過(guò)定時(shí)來(lái)確保傳送器不會(huì)重疊。藍(lán)牙用于與WiFi共存的環(huán) 境下時(shí)，將用跳頻算法來(lái)確保藍(lán)牙的信息在多個(gè)WiFi信道工作的情況下能送達(dá)。最后，由于藍(lán)牙使用了非常低功率的發(fā)送器，所以相比WiFi而言它對(duì)多通道不那么敏感。因此，無(wú)需大量的射頻無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)審查和規(guī)劃便可以成功地部署藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。而且該系統(tǒng)非常抗噪聲和干擾。
　　Zigbee
　　Zigbee是一種基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的通用型低功耗無(wú)線(xiàn)通訊標(biāo)準(zhǔn)，允許建立在標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線(xiàn)通信之上的不同協(xié)議。Zigbee能用于覆蓋大面積區(qū)域的低功耗傳感器網(wǎng)絡(luò)。它借助網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和強(qiáng)大的功能配置文件來(lái)滿(mǎn)足這個(gè)有利市場(chǎng)的需求。Zigbee的協(xié)議可以快速接通和斷開(kāi)，因此能節(jié)約能耗。其他幾種基于802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議包括 ISA100、WirelessHART和6LoWPAN。
　　低功耗藍(lán)牙

　　低功耗藍(lán)牙（BLE）是對(duì)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的更新。通過(guò)借助一些用于802.15.4的技術(shù)，BLE能夠?qū)崿F(xiàn)相比Zigbee更低的功率點(diǎn)，并且能支持許多最初是由Zigbee標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的功能。
　　選擇適合您的標(biāo)準(zhǔn)

　　那么哪一種標(biāo)準(zhǔn)才是正確的選擇？這取決于系統(tǒng)要求。總之，WiFi具有最高的帶寬和最全面的堆棧，但是藍(lán)牙、BLE和Zigbee能為許多特定應(yīng)用提供理想的功能。例如，如果要監(jiān)測(cè)大面積范圍的電池供電型傳感器， Zigbee將是理想的標(biāo)準(zhǔn)。而藍(lán)牙/BLE是一種出色的取代電纜的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)，或是用來(lái)監(jiān)測(cè)較小區(qū)域范圍的傳感器。BLE有著巨大的平板電腦和手機(jī)用戶(hù)群體基礎(chǔ)，是人機(jī)接口的最佳選擇。
　　雖然技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)發(fā)生變化，但毫無(wú)疑問(wèn)，越來(lái)越多的應(yīng)用都將在不久的將來(lái)以無(wú)線(xiàn)方式來(lái)連接。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，數(shù)十億設(shè)備將需要連接到互聯(lián)網(wǎng)，而大部分這些連接無(wú)疑將以無(wú)線(xiàn)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　總結(jié)一下每種標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：
　　1) WiFi
　　a. 優(yōu)點(diǎn)
　　i. 最高的帶寬，最高至600Mbits/s，802.11n ii. 固定的25 MHz或更大的信道
　　iii. 支持2.4GHz和5GHz信道 iv. 全面的安全性
　　b. 缺點(diǎn)
　　i. 在更高的數(shù)據(jù)速率和5GHz頻段時(shí)的范圍較低 ii. 不適合用于電池供電型傳感器
　　2) 藍(lán)牙/BLE
　　a .優(yōu)點(diǎn)
　　i. 極低的功耗
　　ii. 可以大規(guī)模地部署
　　iii. 在擁擠或嘈雜的無(wú)線(xiàn)環(huán)境中有很好的性能 iv. 易于使用，無(wú)需頻率規(guī)劃或站點(diǎn)布置要求
　　b. 缺點(diǎn)
　　i. 最大的數(shù)據(jù)速率，2Mbits/s ii. 沒(méi)有自動(dòng)漫游標(biāo)準(zhǔn)
　　3) Zigbee
　　a. 優(yōu)點(diǎn)
　　i.極低的功耗
　　ii. 在2.4GHz頻段中的WiFi信道之間的固定信道
　　iii. 支持Sub 1 GHz頻段
　　b. 缺點(diǎn)
　　i. 復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)
　　ii. 最大帶寬為250Kbits/s
　　關(guān)于作者：Tom McKinney是HMS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有限公司的業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理。Tom在無(wú)線(xiàn)、VoIP和1394技術(shù)領(lǐng)域有 著多年的工程管理經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也經(jīng)常進(jìn)行無(wú)線(xiàn)技術(shù)相關(guān)的撰稿和演講。
　　tmc@hms-networks.com。若想獲取更多關(guān)于工業(yè)通信的無(wú)線(xiàn)解決方案，請(qǐng)瀏覽www.anybus.com

　　Tom McKinney，HMS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理