5 ZigBee与现有数传电台的比较有哪些特点?
其优点如下:
(1) 可靠性高:由于ZigBee模块的集成度远比一般数传电台高,分离元器件少,因而可靠性更高;
(2) 使用方便安全:因为集成度高,比起一般数传电台来,ZigBee收法模块体积可以做得很小,而且功耗低,最大发射电流比一个CDMA手机还要小许多,因而很容易集成或直接安放在到设备之中,不仅使用方便,而且在户外携带使用时不容易受到损坏;
(3) 抗干扰力强,保密性好,误码率低:ZigBee收发模块使用的是2.4G 直序扩频技术,比起一般FSK,ASK和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力,和更远的传输距离;
(4) 免费频段:ZigBee使用的是免费频段,而许多数传电台所使用的频段不仅需要申请,而且每年都需要向国家无委会交纳相当的频率使用费;
(5) 价格低: ZigBee数传模块的价格只有具有类似功能的数传电台的几分之一。
6为什么ZIGBEE的抗干扰性能高于Wi-Fi和蓝牙技术?
摩尔实验室(MORLAB)经过近段时间对ZigBee技术的研究及相关测试实践总结出如下几点,这也是ZigBee产品抗干扰能力强的主要原因。
ZigBee抗干扰特性主要是抗同频干扰,即来自共用相同频段的其他技术的干扰。主要特性如下:
1、 空闲信道评估(Clear Channel Assessment,CCA):
判断信道是否空闲。IEEE 802.15.4 物理层在碰撞避免机制中提供CCA的能力,即如果信道被其他设备占用,则允许传输退出而不必考虑采用该信道的通信协议。
现主要有3种空闲信道评估模式:
(1)判断信道的信号能量,若信号能量低于某一个门限量,则认为信道空闲;
(2)判断无线信道的特征,这特征主要包括两方面,即扩频信号和载波频率;
(3)综合前两种模式,同时检测信号强度和信号特征,给出信道空闲判断。
2、 动态信道选择:
ZigBee 个人区域网(PAN)中的协调器(网络的中心节点,负责网络的组织和维护)。首先要扫描所有的信道,然后确认并加入一个合适的PAN(不需要创建一个新的PAN),减少同频段PAN的数量,降低潜在的干扰。如果干扰源出现在重叠的信道上,协调器上层的软件要应用信道算法选择一个新的信道。
3、 信道算法:
在网络初始化或者响应中断时,ZigBee 设备都会先扫描一系列被列入信道表参数中的信道,以便进行动态信道选择,按照上述空闲信道来设置信道表参数,以便加强网络的共存性能。
在严重干扰期间,ZigBee不改变信道,而是依靠其低占空比、免冲突算法(每个设备在发送数据之前侦听信道)来减小由于传输冲突所造成的数据丢失。
4、 直序扩频技术(DSSS) 和频率快变FA:
直接序列扩频技术具有一定的抗干扰效果(如下图所示),在其他条件相同情况下传输距离要大于跳频技术(发射功率为0dBm的情况下,Bluetooth有10m作用范围,而ZigBee在室内能达到30——50m作用范围)。所谓频率快变是改变频率、以避开一个已知干扰源或信号源的影响。
由上图可见,ZigBee的误码率在信噪比为4dB的情况下可达10-9 ,要达到同样误码率,Wi-Fi要达 10dB,蓝牙高达16dB, ZIGBEE的抗干扰性能明显高于Wi-Fi和蓝牙技术。
5、应答重传和帧缓存:
ZigBee的MAC层和应用层(APS部分)具有自动请求重传ARQ和帧缓存功能。当传送数据帧给设备时,如果接收设备处于忙或者休眠状态而不能接收该帧,那么网络的主协调设备就暂时缓存该帧,直到接收端接收该帧。
虽然调制方式很简单,但ZigBee在2.4GHz ISM频段表现出了很好的抗干扰性能,非常适合于低功耗、低数据传输的应用场合。目前ZiBee产品在CE认证中主要采用的测试标准为EN300328、而在FCC中则主要采用Part 15C的测试。
三、网络技术篇
1ZigBee是具有怎样的无线数据传输网络?
简单的说,ZigBee是一种高可靠的无线数传网络,类似于CDMA和GSM网络,ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75米到几百米、几公里,并且支持无线扩展。
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。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是,ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立,因而,它必须具有简单,使用方便,工作可靠,价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立,每个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作为监控对象,例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控,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)可以支持多达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。
2ZigBee所采用的自组织网是怎么回事?
举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。他们预先无法判断谁雨,而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
3ZigBee技术为什么要使用自组织网来通信?
网状网通信实际上就是多通道通信,在实际工业现场,由于各种原因,往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通,就像城市的街道一样,可能因为车祸,道路维 修等,使得某条道路的交通出现暂时中断,此时由于我们有多个通道,车辆(相当于我们的控制数据)仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制 而言则非常重要。
4为什么自组织网要采用动态路由的方式?
所谓动态路由是指网络中数据传输 的路径并不是预先设定的,而是传输数据前,通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索,分析它们的位置关系以及远近,然后选择其中的一条路径进行数据传输。
在我们的网络管理软件中,路径的选择使用的是“梯度法”,即先选择路径最近的一条通道进行传输,如传不通,再使用另外一条稍远一点的通路进行传输,以此类推,直到数据送达目的地为止。
在实际工业现场,预先确定的传输路径随时都可能发生变化,或者因各种原因路径被中断了,或者过于繁忙不能进行及时传送。动态 路由结合网状网拓扑结构,就可以很好解决这个问题,从而保证数据的可靠传输。
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1ZigBee和现有的通信移动网(GPRS,CDMA-1X)比较有哪些特点?
其特点为:
(1) 无网络使用费:使用移动网需要长期支付网络使用费,而且是按节点终端的数量计算的,而ZigBee没有这笔费用;
(2) 设备投入低:使用移动网需要购买移动终端设备,每个终端的价格在人民币1000元上下,而使用ZigBee网络,不仅ZigBee网络节点模块(相当于基站)费用每只人民币不到1000元,而且,主要使用的网络子节点(相当于手机)的价格还要低得多;
(3) 通信更可靠:由于现有移动网主要是为手机通信而设计的,尽管CDMA-1X和GPRS可以进行数据通信,但实践发现,不仅通信速率比设计速率低很多,而且 数据通信的可靠信、连续性在许多情况下也得不到保证。而ZigBee网络则是专门为控制数据的传输而设计的,因而控制数据的传输具有相当的保证;
(4) 高度的灵活性和低成本:首先,通过使用覆盖距离不同,功能不同的ZigBee网络节点,以及其它非ZigBee系统的低成本的无线收发模块,建立起一个 ZigBee局部自动化控制网,再通过互联网或移动网与远端的计算机相连,从而实现低成本,高效率的工业自动化遥测遥控;
(5) 比起现有的移动通信网来,尽管ZigBee仅仅只是一个局域网,但通过供足够的数据出口,它可以“无限”扩大它的覆盖范围,而且可以与现有的移动网,互联 网和其它通信网络相连接。并通过这些网络将许多个ZigBee局域网相互连成为一个整体。有效的解决移动网的盲区覆盖问题:我们知道,现有移动网络在许多 地方存在盲区,特别是铁路,公路,油田,矿山等野外,更是如此。而增加一个移动基站或直放站的费用是相当可观的,此时使用ZigBee网络进行盲区覆盖不 仅经济有效,而且往往是现在唯一可行手段。
6ZigBee怎样实现远距离遥测遥控?
ZigBee网络还可以通过接口卡等多种方式,与互联网,GPRS网,CDMA1x网以及其它通信系统线连接,从而实现远程操控。你也可以通过其它网络,将两个或多个局部ZigBee网络连接在一起。
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