цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Сравнение персональных протоколов беспроводной сети (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee)

Сравнение персональных протоколов беспроводной сети (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee)

Автор: Mike(admin) от 3-05-2018, 04:05

Хорошо, когда устройства на вашем рабочем столе взаимосвязаны. Создание личного места для себя, где одно из ваших устройств действует как сервер или концентратор и позволяет вам получать доступ к любой информации с любого от других ваших устройств, является замечательной концепцией. И было быхорошо, когда такие соединения будут беспроводными.


	Сравнение персональных протоколов беспроводной сети (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee)

Вы можете наслаждаться многими коммуникационными явлениями, такими как Интернет, GPRS и т. д. Все это имеет технический термин «Персональная сеть» (PAN). Если это соединение является беспроводным, то называют его Wireless Personal Area Network (WPAN) или «беспроводная персональная сеть». Давайте рассмотрим формальный способ ее организации.


WPAN – это беспроводной интерфейс для передачи данных с гораздо более высокими скоростями без помех от других устройств. Одно из устройств может выступать в качестве точки доступа и, следовательно, предоставлять средства, такие как доступ в Интернет другим устройствам. Поскольку WPAN использует беспроводное соединение, можно догадаться о его диапазоне для эффективной работы. Обычно он колеблется в пределах нескольких метров, т. е. от 10 до 100 метров. Поэтому WPAN также известен как беспроводные сети малого радиуса действия. Ключевой концепцией в WPAN является «plugging in». Так что это? Когда два устройства с поддержкой WPAN находятся в тесном контакте (в нескольких метрах), эти устройства эффективно взаимодействуют, как если бы они были подключены через кабель. В основном это уменьшает или устраняет помехи между устройствами. WPAN построены с использованием стандартов связи, таких как Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee и т. д.


Wi-Fi

Одна из самых популярных сетей, используемых в домах или бизнес-средах – Wi-Fi (Wireless Fidelity). В 1985 году Объединенная федеральная комиссия по связи выделила полосы радиочастотного спектра для ее использования кем угодно. Поскольку изготовителям устройств связи трудно было сопоставить их работу с этой полосой, в 1990 году был принят стандарт 802.11, одобренный IEEE, и его возглавил отец Wi-Fi Виктор Хейс. После объединения этого стандарта с Nokia и Motorola, Wi-Fi был представлен в 1997 году. Для оказания услуг по электронным гаджетам ассоциация совместимости беспроводной сети (WECA) была создана в 1999 году, и они назвали этот стандарт стандартом Wi-Fi. Wi-Fi основан на протоколе OSI, в котором используются физические и MAC-подуровни. Максимальная скорость передачи данных 802.11 составляет 2 Мбит/с, а выпущенный в 2007 году 802.11n обеспечивает улучшенную скорость передачи данных 60 Мбит/с, а последняя версия обеспечивает скорость передачи данных 250 Мбит/с. Wi-Fi использует технологию «расширенный спектр» (spread spectrum), в которой сигнал разбивается на более мелкие части и передается через несколько частот. Поскольку более мелкие сигналы отражаются от стен и других препятствий, есть все возможности многолучевой интерференции. Одним из основных преимуществ Wi-Fi является уменьшение многолучевых помех. Кроме того, поскольку сигнал передается по нескольким частотам с меньшей мощностью на частоту, к одному и тому же передатчику Wi-Fi можно подключить несколько устройств. Wi-Fi имеет свои плюсы и минусы. Он обладает хорошей производительностью, мобильностью, удобством, меньшими затратами на установку и расширяемость. Несмотря на свои преимущества, он имеет свои собственные недостатки, такие как плохая безопасность, ограничение скорости, дальности и надежности.


Bluetooth

Второй популярный протокол беспроводной связи – Bluetooth. Он имеет рабочую частоту 2,4 ГГц и характеризуется более низким энергопотреблением, чем Wi-Fi. Уникальной особенностью Bluetooth является то, что он связывает не только компьютеры, но и небольшие гаджеты, такие как планшеты, наушники, гарнитуры и т. д. Диапазон, охватываемый сетью Bluetooth, относительно меньше, чем Wi-Fi. Хотите знать, почему? Wi-Fi имеет дополнительные антенны в системе связи, таким образом, охватывая большую область, в то время как в Bluetooth нет таких антенн. Bluetooth использует технологию с расширенным спектром скачкообразной перестройки частоты для борьбы с воздействием помех. Существует множество повседневных приложений, использующих Bluetooth, такие как громкая связь, беспроводная мышь и так далее. Сегодня одним из наиболее типичных приложений является передача песен и данных с мобильных телефонов на ноутбуки или между мобильными телефонами. Так что же это на самом деле? Как это работает? Прежде чем мы перейдем к нему, существуют два технических термина: piconet и scatternet. Piconet – это среда, в которой устройства имеют общий радиоканал, и их работа определяется синхронизированными часами ведущего устройства. Набор Bluetooth piconet, перекрывающиеся в пространстве и времени, являются scatternet. Bluetooth использует два принципа: «запрос» (inquiry) и «запрос сканирования» (inquiry scan). Рассмотрим передачу данных между двумя мобильными телефонами. Ведущий (мастер) мобильник устанавливает частоту скачкообразного изменения частоты и подчиненную мобильную синхронизацию с ведущим устройством. Это образует piconet. Ведущий, отправляющий данные, выбирает данные и начинает сканирование. Это сканирующее устройство будет прослушивать известную частоту, которая активно запрашивает. Как только запрос был получен устройством сканирования, он отправляет код или пароль, чтобы проверить, является ли запрос, поступающий с устройства, правильным для получения информации. Как только кодовое слово или пароль совпадают, подчиненный подключается к мастеру на последовательно более высоких уровнях и запускает процесс передачи данных. Следовательно, Bluetooth значительно упрощает передачу данных на более коротких расстояниях.


ZigBee

Третий протокол, который, как ранее полагали, сделает Bluetooth ненужным, это Zigbee. Zigbee используется для низкоскоростного WPAN (LR-WPAN) с минимальным потреблением энергии, длительным сроком службы батареи и охватывает диапазон до 10 м. Zigbee поддерживает различные топологии, такие как звезда, сетка, одноранговая сеть, но основной тип ячейки – это звездная топология. Технология Zigbee может иметь три типа узлов. Первичные узлы – это узлы-координаторы, участвующие в активации системы путем сбора данных из памяти. Второй узел – это узел маршрутизатора Zigbee, ответственный за отправку информации от источника до места назначения или расширения сети. Конечный узел – это третий узел. Протокол Zigbee широко используется в целях безопасности. Он может использоваться в промышленности и на заводах, где все рабочее место можно увидеть и контролировать из одной кабины.


Зная теперь, про эти протоколы, давайте сравним их по различным параметрам.


Сравнение персональных протоколов беспроводной сети (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee)

Диапазон рабочих частот. Wi-Fi работает на частотах 2,4 ГГц и 5 ГГц, Bluetooth работает на 2,4 ГГц, а Zigbee работает на частотах 868 МГц, 915 МГц и 2,4 МГц.


Спектральные стандарты IEEE. Каждый беспроводной протокол должен соответствовать общепринятому стандарту совместимости устройств и их эффективной работы. Стандарт Wi-Fi - 802.11 с серией протоколов 802.11a / b / g. Хотя Bluetooth не соответствует стандарту IEEE, он был определен в соответствии со стандартом 802.15.1, тогда как Zigbee определен в соответствии с 802.15.4.


Максимальные скорости передачи данных. Последняя версия Wi-Fi, Wi-Fi direct обеспечивает максимальную скорость передачи данных 250 Мбит/с, Bluetooth 4.0 обеспечивает скорость передачи данных 25 Мбит/с, а Zigbee обеспечивает скорость передачи данных от 20 Кбит до 250 Кбит/с.


Диапазон. Поскольку все эти стандарты являются беспроводными, у них более короткий диапазон для эффективной работы. Wi-Fi имеет диапазон 10-100 м из-за его дополнительной антенны, Bluetooth охватывает диапазон 10 м, а Zigbee также охватывает около 10 м.


Максимальное количество узлов ячеек. Из всех трех Zigbee имеет наибольшее количество узлов, которое составляет 65000 (приблизительно). Несмотря на то, что это может показаться выгодным, оно ограничено скоростью передачи данных. Количество узлов, которые могут быть подключены к сети Bluetooth, составляет восемь, а для Wi-Fi – от одного до нескольких устройств за раз. Это также зависит от маршрутизатора.


Каналы радиочастот. Поскольку задействован метод расширенного спектра, спектр радиосетей делится на каналы равной ширины полосы частот для эффективной передачи пакетов данных. Bluetooth имеет 79 радиочастотных каналов, Wi-Fi имеет 14 радиочастотных каналов на частоте 2,4 ГГц, а у Zigbee – один канал на частоте 868 МГц, 10 каналов на 915 МГц и 16 каналов на частоте 2,4 ГГц.


Полоса пропускания канала. Обсудив количество радиочастотных каналов, следующим вопросом будет ширина полосы каждого канала. Wi-Fi имеет полосу пропускания канала 22 МГц, Bluetooth имеет полосу пропускания 1 МГц, а Zigbee имеет полосу пропускания 0,3 МГц, 0,6 МГц и 2 МГц для различных частот работы.


Топологии сети. Wi-Fi поддерживает звездную топологию. Bluetooth поддерживает топологии «точка - точка» и «точка - много точек». Zigbee, с другой стороны, поддерживает звезду, сетку и другие топологии, но ее основной тип ячейки имеет звездную топологию.


Потребляемая мощность. Поскольку Wi-Fi работает на больших расстояниях, он потребляет больше энергии, чем Bluetooth. Bluetooth используется для передачи информации, такой как текст и мультимедиа, тогда как Zigbee используется для передачи всех видов данных. Итак, можно прийти к выводу, что Zigbee потребляет больше энергии, чем Bluetooth, но на самом деле нет. Он потребляет очень мало энергии.


Приложения. Wi-Fi используется в основном для подключения компьютеров к маршрутизаторам или интернет-шлюзам. Он также подключает электронные устройства, такие как карманные компьютеры, камеры, игровые устройства и т. д. Bluetooth в основном используется для подключения периферийных устройств компьютера, таких как микрофон, принтер, джойстик и т. д. Zigbee можно использовать для систем мониторинга и контроля. Он может подключать устройства меньшего размера благодаря тому, что потребляет меньше энергии.




© digitrode.ru


Теги: Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий