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一文了解ZigBee、蓝牙以及蓝牙智能

菜鸟
2018-07-30 12:12:09    评分

ZigBee®和Bluetooth®是无线通信协议,它具有一套可供设备使用的规范,因此可以通过无线方式传输信息。较新的蓝牙协议,蓝牙低功耗(BLE)或蓝牙智能,作为低功耗协议推出,原始蓝牙现在称为蓝牙经典。

20世纪90年代推出了旧技术ZigBee和Bluetooth Classic。从一开始,Bluetooth Classic就打算取代用于将键盘连接到PC的RS232有线连接。它可以处理数据,语音和文本,允许耳机,耳机和键盘以无线方式与PC和手机通信。Zigbee旨在用于家庭和楼宇自动化,这是一种无需依赖电力线即可控制设备的方法。它专为低功耗操作而设计,并不是可充电技术,因为它使用纽扣电池多年。设备需要提供至少两年的电池寿命才能通过ZigBee认证。

一个ZigBee模块

Bluetooth Smart是该组的最新协议,最初是诺基亚开发的低功耗通信协议,于2006年与蓝牙标准合并。它处理短时间的数据突发,例如查询传感器并响应数据时。Bluetooth Smart与Bluetooth Classic不兼容; 它不处理语音。当设备标记为Bluetooth Smart Ready时,意味着设备中包含标准,Bluetooth Classic和Bluetooth Smart。

蓝牙的演变认证和合规性

该  ZigBee联盟  是大约400名成员,负责制定ZigBee标准,以及用于测试和认证设备遵守一个开放的,非营利性协会。蓝牙/ BLE由蓝牙特别兴趣小组(SIG)管理,这是一家非营利性的非股份公司。SIG  拥有蓝牙商标,并监督蓝牙标准的发展。

使用这些标准,任何制造商的兼容设备都可以保证与任何其他兼容设备一起使用。提交符合标准的设备进行测试和认证,并且包括加入和认证的费用。只有通过认证的设备才能显示技术徽标。

 

拓扑和协议

开放系统互连模型(OSI模型)将通信系统和协议标准化为七层模型,底层的物理层(与硬件接口)和顶层的应用(可能与人类接口)。网络拓扑描述网络的结构,网络协议描述单个消息的结构。图1显示了缩写的OSI模型表示,其中应用层位于顶部,各层位于其间,然后物理层与无线电发射器连接。ZigBee和蓝牙的标准略有不同:对于ZigBee,MAC和PHY层,数据格式化,打包以及调制和发送的信号由IEEE标准802.15.4定义。上层包含在ZigBee协议中,该协议涉及网络,安全和应用软件,它们是ZigBee标准。可以使用不是ZigBee的802.15.4设计其他协议。蓝牙标准规定较低层很好,提供核心规范以及更高级别的规范,以便在蓝牙规范下定义协议的每个部分。

ZigBee使用网状拓扑,网络随着设备的发现和连接而增长。ZigBee将节点添加到邻居列表以获取路由信息,当设备进入范围时,蓝牙设备将配对并连接。每个ZigBee节点的路由表包含相邻节点,如果节点发生故障,消息将自动重新路由。可以添加许多节点,形成大型网络。Bluetooth Classic的微微网最多有8个设备,采用主/从配置。主控制消息的时间。每个节点可以连接到其他微微网,形成一个散射网。Bluetooth Smart还可以作为分散网络连接,但当前的应用程序专注于设备到设备的通信。

图1.通信模型

表1列出了每种协议的一些特征。它们的相似之处在于它们在2.4 GHz工业,科学和医疗(ISM)免许可频段中运行,并且基于用于无线个人区域网络(WPAN)的IEEE标准802.15。蓝牙基于标准802.15.1,ZigBee基于标准802.15.4,适用于低速率设备(LR-WPAN ICfans)。当检测到范围内的设备时,它们可以自动形成ad hoc网络。它们仅针对自己网络中的设备,并且当前不连接到Internet。它们都调制信号以进行无线电传输并将数据打包。

 

表1. ZigBee,Bluetooth Classic,Bluetooth Smart的特性

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在每个协议中,都有定义的配置文件,用于标准化特定应用程序的消息。配置文件允许一致性,供应商不必为同一目的实现不同的消息。

ZigBee配置文件包括楼宇自动化,用于消费电子(家庭娱乐)的RF,智能能源(智能电网/仪表)和健康/医疗。Bluetooth Classic具有许多配置文件,包括警报,成像,视觉,音频,查找我和健康设备。例如,Find Me(FMP)配置文件定义了在一台设备上按下按钮以在另一台设备上发出警报信号时的行为。Bluetooth Smart最初只有两个配置文件:远程显示和传感器。随着应用领域的不断探索,还增加了其他配置文件。

通常,ZigBee不那么复杂,协议栈比蓝牙小。ZigBee具有更快,更短的连接时间。ZigBee设备大部分时间都处于睡眠模式,占空比小于1%。他们醒来,听(接收数据)看通道是否清晰,传输数据,然后再回到睡眠状态。电池可以使用多年。蓝牙经典可以持续使用,必须每天充电,大量使用。蓝牙智能设备也大部分时间都处于睡眠模式,唤醒以传输数据。

总结

ZigBee,Bluetooth Classic和Bluetooth Smart都是通过无线网络传输数据的通信协议。它们是短距离技术,可自动检测范围内的设备,并使用检测到的设备设置ad hoc网络。设备仅在其网络内运行,目前不连接到互联网。ZigBee主要用于建筑和家庭自动化控制,控制灯光,温度,设备。Bluetooth Classic支持用于耳机,耳机,键盘的PC和移动设备的无线连接; 它处理语音和数据,设备需要频繁充电。蓝牙智能提供蓝牙经典的范围和连接,但传感器和健身设备的功耗低。




关键词: 半导体     ICfans     ZigBee     蓝牙    

管理员
2018-07-31 08:51:39    评分
2楼

谢谢楼主分享


专家
2018-08-02 16:41:53    评分
3楼

学习并收藏了,谢谢楼主的分享。


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