zigbee与wifi比较

zigbee 与 wifi 比较 Zigbee 和 Wi-Fi 的主要特性： Zigbee Wi-Fi 调制方式 DSSS DSSS 节点数 64000 32 数据率 10Kb/s-250 Kb/s 11Mb/s 传输范围 70m-300m 100m 电池寿命（days） 100-1000 0.5-5 系统资源要求 4Kb-32Kb 1Mb 成本 低 高 ZigBee 协议是建立在IEEE 802.15.4 协议定义的物理层和MAC 层基 础之上的，分为物理层、MAC 层、网络层和应用层。 Wifi 是一个无线网络通信技术的品牌，目的是改善基于 IEEE 802.11 标准的无线网络产品之间的互通性。 1. 功耗： 无线网络接口在结点总功耗中占有相当大的比例。通常情况下，无线 网络接口加电工作时按功率消耗由小到大的顺序有4 种模式：睡眠模 式（sleep）、空闲模式（idle）、接收模式（receive）、发送模式 （ transmit）。当无线网络接口工作于睡眠模式时称结点处于睡眠状 态，而当无线网络接口工作在其他三种模式时称结点处于活跃状态。 网络接口处于睡眠状态时能耗特别低，处于空闲模式时的功率消耗与 处于接收、发送模式时的功率消耗相差无几。所以将结点网络接口置 于睡眠状态是降低结点功耗的关键，各种节能协议的设计也主要是围 绕这个思想进行的。这种类型的节能协议主要由数据链路层的MAC 子 层实现。 （ 1） . ZigBee 的 MAC 信道接入机制有两种：无信标（Beacon）模式和有信 标模式。 无信标模式就是标准的ALOHACSMA-CA 的信道接入机制，终端节点只 在有数据要收发的时候才和网络会话，其余时间都处于休眠模式，这 样低平均功耗非常低。 有信标模式下，终端设备可以只在信标被广播时醒来，并侦听地址， 如果没有侦听到自己的地址，则又转入休眠状态。信标对簇形网络 （ Clustertree network）和网状网（mesh network）的节点同步尤 为重要，节点不用长时间侦听信道而消耗能量。 通信时从休眠状态转换到激活的时延都非常短，一般只需15ms，节 点连接进入网络所需的时间仅为30ms。 网络拓扑结构对功率节省也有很重要的关系。星形和簇形网络结构比 网状网结构更有利于功率节省。因为前者的终端节点不充当路由器的 功能，只收发自己的数据，这样可以更节省更多功率。 Zigbee 终端设备仅与母节点（PAN 协调器或路由器）进行通信，这些 终端设备的功能相对较少，因为它们不需要路由功能。精简功能设备 （ RFD）的栈尺寸小很多，因此程序闪存、数据存储器RAM 以及闪存 要求也大大降低，这就使得Zigbee 节点主要组成部分的RFD 颇具成 本优势，RFD 特别适用于超低功耗设计，因为在大部分时间里可以将 微控制器和RF 收发器关闭，因此Zigbee 设备很省电。（注：Zigbee 网络有三种设备类型：网络协调器、全功能设备、精简功能设 备 ）。 （ 2） . 802.11 协议在MAC 子层标准中定义了两种模式：分布协调功能DCF 和点协调功能PCF。其中DCF 使用比较普遍。 在节能模式下，当结点没有数据传输时可以进入睡眠状态，但这种操 作不能影响正常的数据通信。 802.11 标准中为802.11DCF 定义了节能模式PSM （ Power Save Mode）。 PSM 工作于全互连网络中。各结点将时间轴分为连续的beacon 周期， 当每一beacon 周期开始时，工作于节能模式的结点都唤醒一段时间， 称之为ATIM 窗口（Ad Hoc Traffic Indication Message）。在ATIM 窗口开始的时刻各结点都处于活跃状态并竞争发一beacon 帧来进行 全网同步，其中beacon 帧中携带本结点的时钟信息。各结点都与成 功接收到的beacon 帧进行同步，并且不再发送自己的beacon 帧。同 步后，有报文要发送的结点通过发送ATIM 帧与接收结点进行信息交 互，接收结点收到发给自己的ATIM 帧后，应答一个ATIM-ACK（如果 ATIM 帧的地址是一广播地址，则无需应答）。结点如果有报文要发送 或接收，则在剩余的beacon 周期时间内(本文称作流量窗口，简称 TW 窗口)一直处于活跃状态，那些没有报文要发送或接收的结点则在 TW 窗口内处于睡眠模式以节省能量，直到下一beacon 周期开始时刻 重新唤醒。 802.11PSM 协议遵守以下规则： . 如果某结点收到发给自己的ATIM 帧或广播地址的ATIM 帧，则 该结点在本beacon 周期内要一直处于活跃状态； . 只有当结点既没有发ATIM 帧又没有收到地址为本结点或广播 地址的ATIM 帧时才可在本beacon 周期的TW 窗口内进入睡眠态，直 到下一周期开始再唤醒； . ATIM 帧和ATIM-ACK 帧发送采用正常的802.11DCF 接入规则竞 争信道； . 在 TW 窗口内，处于活跃状态的结点采用正常的802.11DCF 接入 规则竞争信道。 PSM 作为802.11 最基本的节能协议，能够在一定程度上实现节能目 标。但它存在一些不足: . PSM 协议中，ATIM 窗口大小固定不变。而ATIM 窗口的大小对系 统的节能效率和吞吐率有较大影响，大小固定的ATIM 窗口不能灵活 适应这种状况。ATIM 窗口设置得过大会导致实际用来发送数据的时 间缩短而使最大吞吐率降低，也会降低节能效率。尤其网络在低负荷 时，过大的ATIM 窗口的负面影响极为明显。而 ATIM 窗口过小则可能 导致某些发送结点在ATIM 窗口内没有时间与接收结点建立连接，也 可能使最大吞吐率降低； . 在整个ATIM 窗口内，所有结点都必须处于活跃状态。当所有结 点都没有数据传输时在ATIM 窗口一直处于空闲状态，仍要消耗不少 能量； . 每个有数据收发的结点在TW 窗口内要一直处于活跃状态（即使 只有一个报文要发送或接收）。 结点在结束通信后，如果TW 窗口尚未 结束，它就要在窗口剩余时间内一直处于空闲状态，这要消耗不少能 量； . 在 TW 窗口内，数据发送时竞争信道采用的是普通802.11 协议 中的CSMA/CA 机制。当结点发现信道忙时，就要退避一段时间再进行 信道接入。在这段退避时间内，结点处于空闲状态，要消耗不少能量。 2. 成本： Zigbee 网络的数据传输速率低，协议简单，所以降低了成本。其中 精简功能设备（RFD）只有简单的8 位处理器和小协议栈以及省掉了 内存和其它电路，降低了Zigbee 部件的成本。Zigbee 虽然尺寸小、 单价低，但是总体成本还是比wifi 要贵很多。 3. 数据传输速率： （ 1） . IEEE802.15.4 定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz 物理层和 868/915MHz 物理层。它们都基于DSSS（ Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列扩频），使用相同的物理层数据包格式，区别在 于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率。2.4GHz 波段为 全球统一的无需申请的ISM 频段，有助于ZigBee