各种近距离无线传输对比

蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB

性能对比

蓝牙:

蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是10m之内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz 频带,带宽为1Mb/s。

“蓝牙”(Bluetooth)原是一位在10世纪统一丹麦的国王,他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准,含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频(FH,Frequency Hopping)和时分多址(TDMA,Time DivesionMuli—access)等先进技术,在近距离内最廉价地将几台数字化设备(各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统,如数字照相机、数字摄像机等,甚至各种家用电器、自动化设备)呈网状链接起来。蓝牙技术将是网络中各种外围设备接口的统一桥梁,它消除了设备之间的连线,取而代之以无线连接。

蓝牙是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来,省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器,配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通,传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离,而现在有了蓝牙技术,这样的麻烦也可以免除了

蓝牙技术的系统结构分为三大部分:底层硬件模块、中间协议层和高层应用。底层硬件部分包括无线跳频(RF)、基带(BB)和链路管理(LM)。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波,实现数据位流的过滤和传输,本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。

蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点,可以进行异步数据通信,可以支持多达3个同时进行的同步话音信道,还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接,也可以支持43.2kb/秒的对称连接。

中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能,该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。

主机控制接口层(HCI)是蓝牙协议中软硬件之间的接口,它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时,HCI以上的协议软件实体在主机上运行,而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成,二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。

在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访问、文件传输等,它们分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的应用模式实现无线通信。拨号网络应用可通过仿真串口访问微微网(Piconet),数据设备也可由此接入传统的局域网;用户可以通过协议栈中的Audio(音频)层在手机和耳塞中实现音频流的无线传输;多台PC或笔记本电脑之间不需要任何连线,就能快速、灵活地进行文件传输和共享信息,多台设备也可由此实现同步操作。

总之,整个蓝牙协议结构简单,使用重传机制来保证链路的可靠性,在基带、链路管理和应用层中还可实行分级的多种安全机制,并且通过跳频技术可以消除网络环境中来自其它无线设备的干扰。

缺点:

1.芯片成本高,只有美国T1 等少数厂家生产。

2.传输距离过近,应用范围狭窄。

3.传输速率低,抗干扰能力差。

应用前景:

在可以预见的将来,蓝牙技术一定存在,而且在需要短距离通讯,对数据速率要求不高的而对安全性能要求高等点对点传输会有一定的应用。

ZigBee技术

Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网,每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。

不同的是,Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个Zigbee“基站”却不到1000元人民币;每个Zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外,每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

每个Zigbee网络节点(FFD和RFD)可以支持多到31个的传感器和受控设备,每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。

ZigBee技术主要应用在短距离范围内以及数据传输速率不高的各种电子设备之间,因此非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。其典型的传输数据类型有周期性数据(如传感器),间歇性数据(如照明控制)和重复低反应时间数据(如鼠标)。

最大优点是能够自组网,能通过ZIGBEE本身自带的标识找到相应的设备,不需要与现有网络进行混合组网,从而避免识别错误出现。

应用场景:目前ZIGBEE应用范围最大的是设备与设备之间的互联,而且为了保证可靠性,应用的都是非工业和小型化设备,如智能家居中使用ZIGBEE是主流

Wi—Fi

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把Wi-Fi及IEEE 802.11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网络

频点:

2.4GHz,属于高频通讯系统,公用频点,与蓝牙频点一致。

带宽:

最高带宽为11M,可调节带宽为5.5M,2M和1M,可以方便和其他接入方式进行互联互通。

传输范围:

传输范围广,半径达到100米(使用非增益射频)蓝牙只能传输15米半径(蓝牙并没有增益射频产品,因价格太贵)

传输质量

由于采用了大功率传输,传输过程中丢包现象比较突出,误码率较高,为了保证能准确传达,尽可能用比较简单的加密解码的方式进行传输,导致安全性能下降。

应用场景:

最大的优势是传输距离和灵活组网。应用在对安全性能要求不高,但对传输速率相对较高,组网环境相对复杂,尤其是大空间范围的场景中,满足用户对数据传输速率

2.4GHz,属于高频,穿透力弱,不适合在复杂的建筑物之间进行通讯。IEEE

([美国]电子和电器工程师协会)802.11b

无线网络规

范是

IEEE 802.11

网络规范的变种,最高带宽为

11 Mbps

,在信号

较弱或有干扰的情况下,

带宽可调整为5.5Mbps

2Mbps 和

1Mbps

带宽的自动调整,

有效地保障了网络的稳定性和可靠性。

其主要特性

为:速度快,可靠性高,在开放性区域,通讯距离可达305

米,在

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