探索无线之路：哪种无线标准最适合您?

WiFi、蓝牙还是Zigbee? HMS工业网络有限公司的Tom McKinney先生回顾了目前工业应用领域内的几种短距离无线标准。

近来工业物联网的浪潮席卷而至。随着企业开始获得更多与其运营相关的数据，工业物联网设备市场预计将在未来几年呈指数级增长。数据将用于监测和优化生产过程，并且由于企业学会如何使用获得的数据来改进生产过程，生产力将获得很大提高。不仅限于内部的生产力，这些数据还能改进公司之间的运转，从而使生产商和客户同时受益。

多项技术的进步使得大规模部署工业物联网成为可能。这些技术进步包括降低数据存储的成本、更低功耗的射频解决方案和更高水平的网络接入能力。工业物联网的另一个重要推动因素是无线标准化。

无线不是什么新鲜事
无线网络在工业市场的应用已经超过30年了。在过去，这些网络通常是Sub 1 GHz（1GHz以下的频段）的专有系统。解决方案是使用简单的调制技术，例如幅移键控（ASK）或频移键控（FSK）。用少数零散电子原件很容易就能创建出支持这类调制的无线设备。这些解决方案的缺点是缺乏安全和带宽有限。

在过去二十年中已经制定了几项标准来定义坚固的无线解决方案。在部署广泛区域的情形下，最新的标准是足够安全的。此外，在上个世纪80年代推出的几个新的免费频段包括2.4GHz和5GHz频段。如今我们部署的标准化无线解决方案，对于监测和控制现场或工厂中的设备来说是一种性价比高而且安全的方法。由于有几种无线标准可供选择，所以问题就是在部署无线网络时应该选择哪种标准

那么让我们来看看在2.4GHz频段中三种最常见的无线标准：

蓝牙、WiFi和Zigbee。

WiFi
WiFi或IEEE 802.11a/b/g/n是消费者和企业使用最广泛的无线TCP/IP网络解决方案。WiFi是“Wireless Fidelity（无线保真）”的简称，是一种用来识别无线局域网（WLAN）设备的标准。管理该标准的委 员会旨在创建有线TCP/IP网络的最佳替代者。在所有权衡的因素中，委员会最优先考虑的因素是安全和速度。802.11n有着所有短距离无线标准中的最高带宽。其缺点在于能有效管理802.11堆栈所需要的功耗和处理能力。这些缺点造成了市场的空白，因此出现了几种面向非常低功耗的无线市场的标准。

蓝牙
蓝牙和Zigbee都是面向WiFi不能胜任的市场。蓝牙标准能满足低功耗的个人局域网（PAN）的需求。个人局域网被定义为围绕个人或一台智能设备的网络。它的要求包括快速关联、简单的人机接口以及低功耗。在个人局域网，多个发送器可以很紧密地放置在一起，蓝牙通过定时来确保传送器不会重叠。蓝牙用于与WiFi共存的环境下时，将用跳频算法来确保蓝牙的信息在多个WiFi信道工作的情况下能送达。最后，由于蓝牙使用了非常低功率的发送器，所以相比WiFi而言它对多通道不那么敏感。因此，无需大量的射频无线站点审查和规划便可以成功地部署蓝牙无线网络。而且该系统非常抗噪声和干扰。

Zigbee
Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的通用型低功耗无线通讯标准，允许建立在标准无线通信之上的不同协议。Zigbee能用于覆盖大面积区域的低功耗传感器网络。它借助网状网络和强大的功能配置文件来满足这个有利市场的需求。Zigbee的协议可以快速接通和断开，因此能节约能耗。其他几种基于802.15.4标准的协议包括ISA100、WirelessHART和6LoWPAN。

低功耗蓝牙
低功耗蓝牙（BLE）是对蓝牙标准的更新。通过借助一些用于802.15.4的技术，BLE能够实现相比Zigbee更低的功率点，并且能支持许多最初是由Zigbee标准实现的功能。

选择适合您的标准
那么哪一种标准才是正确的选择？这取决于系统要求。总之，WiFi具有最高的带宽和最全面的堆栈，但是蓝  牙、BLE和Zigbee能为许多特定应用提供理想的功能。例如，如果要监测大面积范围的电池供电型传感器，   Zigbee将是理想的标准。而蓝牙/BLE是一种出色的取代电缆的点对点技术，或是用来监测较小区域范围的传感器。BLE有着巨大的平板电脑和手机用户群体基础，是人机接口的最佳选择。

虽然技术标准可能会发生变化，但毫无疑问，越来越多的应用都将在不久的将来以无线方式来连接。随着工业物联网的出现，数十亿设备将需要连接到互联网，而大部分这些连接无疑将以无线的方式来实现。

总结一下每种标准的优点和缺点：

1) WiFi
      a. 优点
           i. 最高的带宽，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. 缺点
           i. 在更高的数据速率和5GHz频段时的范围较低
           ii. 不适合用于电池供电型传感器

2) 蓝牙/BLE
      a .优点
           i. 极低的功耗
           ii. 可以大规模地部署
           iii. 在拥挤或嘈杂的无线环境中有很好的性能
           iv. 易于使用，无需频率规划或站点布置要求
      b. 缺点
           i. 最大的数据速率，2Mbits/s
           ii. 没有自动漫游标准

3) Zigbee
      a. 优点
           i.极低的功耗
           ii. 在2.4GHz频段中的WiFi信道之间的固定信道
           iii. 支持Sub 1 GHz频段
      b. 缺点
           i. 复杂的网状网络
           ii. 最大带宽为250Kbits/s

关于作者：Tom McKinney是HMS工业网络有限公司的业务发展经理。Tom在无线、VoIP和1394技术领域有着多年的工程管理经验，同时也经常进行无线技术相关的撰稿和演讲。
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Tom McKinney，HMS工业网络有限公司业务发展经理

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