干貨！智能照明無線傳輸2種協(xié)議深度對比分析

　　ZigBee技術(shù)的出現(xiàn)，徹底解決了智能家居最后一百米的網(wǎng)絡(luò)傳輸問題。南京物聯(lián)董事長朱俊崗表示，ZigBee技術(shù)是無線技術(shù)的一種，ZigBee在智能家居最后一百米的解決地位并非意味ZigBee將取代WiFi或者藍(lán)牙，每種無線技術(shù)都有市場定位。

　　朱俊崗認(rèn)為，ZigBee具有一定的安全性。到今天為止ZigBee技術(shù)在全球沒有被攻破的先例。有人或者同行乃至競爭對手會講，ZigBee至今都比較安全是以為內(nèi)它目前的利用率不高、市場占有率不高，但是我們要知道，ZigBee網(wǎng)絡(luò)最初是在工業(yè)領(lǐng)域里面應(yīng)用的，工業(yè)領(lǐng)域里面數(shù)據(jù)的價值對很多人來說非常敏感的。同行會想方設(shè)法得到這些數(shù)據(jù)，所以說攻破它的手法會更高明，但也沒有出現(xiàn)過這樣的案例。其次，ZigBee有自修復(fù)能力。因為它是一個網(wǎng)狀網(wǎng)，某一個設(shè)備壞了或者節(jié)點壞了，下面的設(shè)備會自動尋找其他的節(jié)點，自動組成網(wǎng)絡(luò)。第三是它的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大。會承載家庭未來的應(yīng)用。 第四就是它的低功耗，而且隨著芯片制造能力的提升，它的功耗會越來越低。

　　智能照明的出現(xiàn)伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、LED照明、無線通信等技術(shù)的發(fā)展，其典型特征是照明設(shè)備的單獨可控、方便靈活的場景設(shè)定，并且可以與其他智能化信息系統(tǒng)進(jìn)行無縫對接（如智能傳感網(wǎng)、安全監(jiān)控網(wǎng)、智能能源網(wǎng)等），以新穎的呈現(xiàn)模式滿足不同的智能化照明需求，因此，智能照明系統(tǒng)需要提供方便易操作的系統(tǒng)升級改造方案，以適應(yīng)需求的不斷變化，而低功耗無線通信控制系統(tǒng)是其中關(guān)鍵的一環(huán)。

　　智能照明作為智慧工程重要組成部分，也是物聯(lián)網(wǎng)體系中一個較好的應(yīng)用呈現(xiàn)形式。以基于低功耗無線傳輸?shù)闹悄苷彰鹘鉀Q方案將是未來發(fā)展趨勢，目前市場環(huán)境日趨成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立將是推動智能照明市場發(fā)展的助力。

　　目前在低功耗無線傳輸領(lǐng)域所使用的協(xié)議有很多，還未形成統(tǒng)一的傳輸規(guī)范。下面以兩個當(dāng)前主流低功耗無線傳輸協(xié)議Zigbee和Jennet-IP的比較為例，對低功耗傳輸協(xié)議的特點和發(fā)展方向進(jìn)行分析。

　　1、Zigbee協(xié)議

　　Zigbee協(xié)議具有體積小、成本低、功耗小以及傳輸速率低等特點，是由摩托羅拉（美國）、三菱（日本）、飛利浦（荷蘭）、英維斯（英國）等公司于2002年共同提出并研發(fā)的低功耗無線通信協(xié)議。

　　Zigbee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層和媒體接入層以IEEE802.15.4協(xié)議作為協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802.15.4協(xié)議是由IEEE 802無線個域網(wǎng)（WPAN，Wireless PersonalArea Network）小組（成立于2000年12月）于2003年12月正式發(fā)布的，包括其物理層和MAC層所采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。Zigbee聯(lián)盟于2004年12月在IEEE802. 15. 4定義的物理層（PHY）和媒體接入層（MAC）的基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，從而發(fā)布了Zigbee無線通信協(xié)議。

　?。?）Zigbee無線通信協(xié)議的主要應(yīng)用特征有以下幾點：

　?、俟牡停号c其他無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比，Zigbee協(xié)議設(shè)備的功耗極低，因此設(shè)備壽命延長很多；

　?、诳煽啃詮姡篫igbee協(xié)議具有避免碰撞的機制，通過采用專用時間間隙方法，避免在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)沖突；另外，在傳輸中采用自動路由的模式，提高了傳輸可靠性；

　?、蹅鬏斅实停篫igbee協(xié)議支持的傳輸速率范圍為10kb/s～250kb/s；

　　④傳輸時延?。篫igbee協(xié)議對時間延遲要求高的應(yīng)用做了優(yōu)化，使得通信延時大大縮短，另外，Zigbee協(xié)議設(shè)備從睡眠狀態(tài)下激活的時間也降低了很多；

　?、葜С止?jié)點數(shù)量多：理論上Zigbee協(xié)議網(wǎng)絡(luò)最多可支持65000個節(jié)點的容量；

　　⑥安全性強：Zigbee協(xié)議可以針對具體應(yīng)用的需求，提供相應(yīng)的安全機制，在CCM模式下采用AES.128算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行安全保護(hù)。

　?。?）Zigbee協(xié)議整體的結(jié)構(gòu)主要包括物理層（PHY）、媒體接入層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)/安全層以及應(yīng)用框架層。

　?、貾HY層主要負(fù)責(zé)控制無線收發(fā)器的開啟與關(guān)閉、信道選擇、能量檢測、鏈路質(zhì)量、通過物理媒體發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包等；

　?、贛AC層主要負(fù)責(zé)信道接入、發(fā)送確認(rèn)幀、時隙管理、信標(biāo)管理、發(fā)送連接及斷開連接請求等，另外，還為合適的安全機制提供支撐，比如，免碰撞載波偵聽多址訪問（CSMA-CA）、時間同步信標(biāo)可選超幀結(jié)構(gòu)；

　　③安全層主要負(fù)責(zé)密鑰管理、存取等功能；

　?、芫W(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)LR-WPAN網(wǎng)的組網(wǎng)、數(shù)據(jù)等；

　　⑤應(yīng)用框架層主要負(fù)責(zé)提供應(yīng)用軟件接口（API），以便在應(yīng)用層實現(xiàn)設(shè)備管理，另外，應(yīng)用層還可為實際應(yīng)用提供應(yīng)用框架模型，以便開發(fā)應(yīng)用。

　　2、Jennet-IP協(xié)議

　　由恩智浦半導(dǎo)體開發(fā)的Jenne t-IP，是一種增強型6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，特別針對以IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的超低功耗網(wǎng)絡(luò)所設(shè)計，適用于住宅和工業(yè)應(yīng)用。Jennet-IP已獲得IBM、TCP等主要客戶采用，目前，Jennet-IP廣泛應(yīng)用于智能家居、A/V射頻遙控、智能照明、家庭智能醫(yī)療、安全消防、門禁控制、智能能源等領(lǐng)域。6LoWPAN，即IPv6 over IEEE 802.15.4，原名為IPv6 over Lowpower Wireless Personal，即低速無線個域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。IPv6作為網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)方案，6LoWPAN技術(shù)引起了廣泛的關(guān)注，眾多無線組網(wǎng)解決方案都集成了6LoWPAN。

　　由于Jennet-IP是以IP為基礎(chǔ)的解決方案，具備出色的擴展能力，可支援最多達(dá)500臺設(shè)備的大型網(wǎng)絡(luò)，具有極大的發(fā)展?jié)摿Γ辉谟袩o網(wǎng)關(guān)支持的情況下均可運作；Jennet-IP整合眾多特性于一身，支持IPv4、Ipv6、Zigbee多種協(xié)議，兼容6LoWPAN，具有功耗低、射頻范圍幅度大、存儲空間占用小、成本低等特點。

　　Jennet-IP以恩智浦（NXP）的Jennet網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議棧為基礎(chǔ)，安全性能較高，能夠提供128位AES加密算法和設(shè)備加入功能，于2011年以開源授權(quán)方式發(fā)布。Jennet-IP的主要特性在于，其是以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，符合IEEE，IEFT發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，符合低功耗、低成本的大規(guī)模節(jié)點網(wǎng)絡(luò)需求，能夠與無線設(shè)備和公用網(wǎng)絡(luò)IP形成無縫鏈接，是目前2.4GHz較成熟解決方案的代表，能夠與Wi-Fi、藍(lán)牙共存，具備常用的API接口。

　　Jennet-IP的主要特性包括：

　?。?）支持網(wǎng)關(guān)或無網(wǎng)關(guān)運行，可連接到互聯(lián)網(wǎng)或進(jìn)行單機操作；

　?。?）超低待機功耗，支持路由層優(yōu)化技術(shù)，低功耗無線鏈路；

　　（3）高安全性128位AES加密，安全驗證和設(shè)備加入，可靠性；

　?。?）內(nèi)核小巧，低內(nèi)存占用，不到128個字節(jié)，低成本，開源授權(quán)；

　?。?）普及性：Jennet-IP在LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中使用IPv6，基于IP網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，作為下一代互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的IPv6，更容易得到不同領(lǐng)域的融合；

　?。?）適用性強：IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架目前受到廣泛認(rèn)可，新一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也是以IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為基礎(chǔ)的，因此，融合IPv6協(xié)議的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)具有更強的適應(yīng)性，開發(fā)和應(yīng)用更為簡單；

　?。?）更多地址空間：運用IPv6的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)可以提供龐大的地址空間。這正是大規(guī)模、高密度低功耗無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需要；

　?。?）實現(xiàn)地址自動匹配：節(jié)點處于激活狀態(tài)時，屬于IPv6網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點能夠自行讀取自身MAC地址，并根據(jù)既定的規(guī)則轉(zhuǎn)換成節(jié)點的IPv6地址，這個特性對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常重要，因為在一般情況下，對于大規(guī)模的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不坑內(nèi)分別進(jìn)行界面配置，所以節(jié)點能夠自行進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置將從根本上提高實際應(yīng)用的價值；

　?。?）易接入：運用IPv6的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)，接入其他IP網(wǎng)絡(luò)的難度將大大降低，隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使不同的網(wǎng)絡(luò)都可充分利用IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有資源；

　?。?0）易開發(fā)性：隨著新一代IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，基于IPv6的應(yīng)用技術(shù)逐漸成熟，運用IPv6的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)，可以更為容易對成熟技術(shù)進(jìn)行整合，大大簡化了協(xié)議發(fā)展過程。