比较物联网中几种常见的低功耗无线技

最近开始忙碌起来了,专利评审进入最后阶段,要准备答辩PPT,还得考虑总部项目的新需求,很少有时间静下来看点资料。刚好上周收到一个物联网会议的邀请,参会地点在美国,我就不说什么了,公司今年一个劲地看预算,海外会议一律没戏。还好老外把与会的演讲都共享在网上,youtube如何翻墙这里不做技术讲解。周末辛苦两天,看完几份报告,收获还行。创业公司(startup)介绍公司产品的暂且不提,一份关于WIRELESS TECHNOLOGIES FOR THE INTERNET OF THINGS(物联网中无线技术)的报告还是很不错的,值得一看。我这里就将主要的精髓总结一下

当前很多词炒得很热,比如 smart health and fitness, home automation, HVAC, smart meters, smart payment,这些都是物联网在我们生活中某一方面的应用,它们都离不了智能设备,而这些小巧的智能设备大多存在低功耗、小尺寸、低成本等的要求。技术所得到优势。所以low-power wireless很重要,我们看看当前有哪几种低功耗无线技术

1. BLE(BlueTooth Low Energy) 最先有诺基亚发起(膜拜一下Nokia),也被成为BlueTooth v4.0,已经成为标准,BLE与用来连接耳机和手机的老式蓝牙一样, 采用2.4GHz 频率,不同之处在于蓝牙LE 是进行间歇通信。它不像老式蓝牙那样一直保持连接状态,而是 仅连接数毫秒至数秒,在执行完通信后立即断开连 接,进入睡眠模式,由此来实现省电力化。使用frequency hopping跳频技术

2. ANT 加拿大Dynastream Innovations公司自主研发,基于2.4 GHz 频段,主要用于运动用途的手表和安装在跑鞋上的步速传感器等,这样传感器可以将信息显示在手表。 ANT规定了通信网络的拓扑和访问控制方式等的协议,不包含物理层。以OSI 参考模式为例,类似规定 了第二层至第五层的部分内容。 其特点是,所需的协议栈容量非常小。而ANT+是在ANT传输协议上的超低功耗版本,它是为健康、训练和运动专门开发的。支持点对点,星形,树形,乃至复杂的网状网络。捷安特ADV车已采用ANT+规范,ANT用TDM时分复用来抗干扰

3. ZigBee 基于IEEE802.15.4,主要针对smart meters, home automation和remote control ,也有节能及睡眠机制,信道带宽2MHz,,但间隔5MHz,所以频谱不如BLE高效,抗干扰能力不如BLE和ANT,所以不能跟WiFi共存,而BLE可以

4. RF4CE 在ZigBee基础上由三星、松下、飞利浦、索尼四家提出的,芯片方面有TI和飞思卡尔支持,主要定位是电视机顶盒的远程控制,为了解决红外的line-of-sight障碍

5. Nike+ 耐克和Apple提出的,是专有方案,只用于苹果和耐克的设备上,苹果老喜欢这样做了

6. NFC 其实跟上面有点不同,这个需要很近距离(5cm),而且耗电也稍微多些,是从RFID演变来的,运行在13.56MHz频率,但被动式NFC可以完全无动力,只有当靠近NFC 域时,才被激活。NFC比RFID增加了数据双向传送的功能,使其更加适合用于电子货币支付;特别是RFID所不能实现的相互认证、动态加密和一次性钥匙(OTP)都能够在NFC上实现

下面我们详细看看几组对比结果

支持的网络拓扑结构对比

能耗效率(Power efficiency) 比较—-传输单位bit需要耗费的电量

WiFi > BLE > ANT > Nike+ > IrDA > ZigBee

注意这里WiFi是不考虑峰值 峰谷的波动,其实WiFi的peak current consumption使得它无法使用纽扣电池供电

无线通信距离比较

吞吐量的比较

延时比较

峰值耗电量 使用CR2032电池

应用场景的比较

这些在我们设计物联网时都需要综合考虑,此外还有6LoWPAN(ipv6 for Low-power Wireless Personal Area Network),它基于802.15.4,比ZigBee/Z-wave要多网络层的定义设计,可以认为是为了支持ZigBee/Z-wave的IP协议

个人介绍:

赚钱之道很多,但是找不到赚钱的种子,便成不了事业家。

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