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分析ZigBee性能

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:能耗特性是ZigBee的一个技术优势。通常ZigBee节点所承载的应用数据速率都比较低,在不需要通信时,节点可以进入很低功耗的休眠状态,此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一。ZigBee具备大规模的组网能力,每个网络60000个节点,而蓝牙为每个网络8个节点。这是ZigBee的突出优势。ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。

分析ZigBee性能

1)数据传输速率比较低。在2.4GHz的频段只有250kbit/s,而且只是链路上的速率,除掉信道竞争应答和重传等消耗,真正能被应用所利用的速率可能不足100kbit/s,并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分,因此不适合做视频之类的事情,而适合于传感和控制领域

2)可靠性。在可靠性方面,ZigBee有很多方面进行保证,物理层采用了扩频技术,能够在一定程度上抵抗干扰,MAC应用层(APS部分)有应答重传功能,MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道,可以起到避开干扰的作用。当ZigBee网络受到外界干扰,无法正常工作时,整个网络可以动态地切换到另一个工作信道上。

3)时延。由于ZigBee采用随机接入MAC层,且不支持时分复用的信道接入方式,因此不能很好地支持一些实时的业务。

4)能耗特性。能耗特性是ZigBee的一个技术优势。通常ZigBee节点所承载的应用数据速率都比较低,在不需要通信时,节点可以进入很低功耗的休眠状态,此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一。由于一般情况下,休眠时间占总运行时间的大部分,有时正常工作的时间还不到百分之一,因此可达到很高的节能效果。

5)组网和路由性,即网络层特性。ZigBee具备大规模的组网能力,每个网络60000个节点,而蓝牙为每个网络8个节点。因为ZigBee底层采用了直扩技术,如果采用非信标模式,网络可以扩展得很大,因为不需同步,而且节点加入网络和重新加入网络的过程很快,一般可以做到1s以内,甚至更快。而蓝牙则通常需要3s。在路由方面,ZigBee支持可靠性很高的网状网的路由,所以可以布置范围很广的网络,并支持多播和广播特性,能够给丰富的应用带来有力的支持。

ZigBee的技术优势如下:

1)低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较,蓝牙能工作数周、Wi-Fi可工作数小时。

2)低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点仅需要4KB代码。(www.xing528.com)

3)低速率。ZigBee工作在20~250kbit/s的较低速率,分别提供250kbit/s(2.4GHz)、40kbit/s(915MHz)和20kbit/s(868MHz)的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

4)近距离。传输范围一般介于10~100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

5)短时延。ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10s、Wi-Fi需要3s。

6)高容量。ZigBee可采用星形、片形和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大网。

7)高安全。ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。

8)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段,2.4GHz(全世界)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲)。

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