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【深度剖析】LED智能照明无线传输两种协议对比

2016-01-27 12:07
棒棒书香
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  智能照明的出现伴随着物联网、LED照明、无线通信等技术的发展,其典型特征是照明设备的单独可控、方便灵活的场景设定,并且可以与其他智能化信息系统进行无缝对接(如智能传感网、安全监控网、智能能源网等),以新颖的呈现模式满足不同的智能化照明需求,因此,智能照明系统需要提供方便易操作的系统升级改造方案,以适应需求的不断变化,而低功耗无线通信控制系统是其中关键的一环。

  智能照明作为智慧工程重要组成部分,也是物联网体系中一个较好的应用呈现形式。以基于低功耗无线传输的智能照明解决方案将是未来发展趋势,目前市场环境日趋成熟,相关标准的建立将是推动智能照明市场发展的助力。

  目前在低功耗无线传输领域所使用的协议有很多,还未形成统一的传输规范。下面以两个当前主流低功耗无线传输协议Zigbee和Jennet-IP的比较为例,对低功耗传输协议的特点和发展方向进行分析。

  1、Zigbee协议

  Zigbee协议具有体积小、成本低、功耗小以及传输速率低等特点,是由摩托罗拉(美国)、三菱(日本)、飞利浦(荷兰)、英维斯(英国)等公司于2002年共同提出并研发的低功耗无线通信协议。

  Zigbee协议的网络层和媒体接入层以IEEE802.15.4协议作为协议标准,IEEE 802.15.4协议是由IEEE 802无线个域网(WPAN,Wireless PersonalArea Network)小组(成立于2000年12月)于2003年12月正式发布的,包括其物理层和MAC层所采用的协议标准。Zigbee联盟于2004年12月在IEEE802. 15. 4定义的物理层(PHY)和媒体接入层(MAC)的基础上定义了网络层和应用层,从而发布了Zigbee无线通信协议。

  (1)Zigbee无线通信协议的主要应用特征有以下几点:

  ①功耗低:与其他无线网络协议相比,Zigbee协议设备的功耗极低,因此设备寿命延长很多;

  ②可靠性强:Zigbee协议具有避免碰撞的机制,通过采用专用时间间隙方法,避免在发送数据过程中出现冲突;另外,在传输中采用自动路由的模式,提高了传输可靠性;

  ③传输率低:Zigbee协议支持的传输速率范围为10kb/s~250kb/s;

  ④传输时延小:Zigbee协议对时间延迟要求高的应用做了优化,使得通信延时大大缩短,另外,Zigbee协议设备从睡眠状态下激活的时间也降低了很多;

  ⑤支持节点数量多:理论上Zigbee协议网络最多可支持65000个节点的容量;

  ⑥安全性强:Zigbee协议可以针对具体应用的需求,提供相应的安全机制,在CCM模式下采用AES.128算法对数据进行安全保护。

  (2)Zigbee协议整体的结构主要包括物理层(PHY)、媒体接入层(MAC)、网络/安全层以及应用框架层。

  ①PHY层主要负责控制无线收发器的开启与关闭、信道选择、能量检测、链路质量、通过物理媒体发送和接收数据包等;

  ②MAC层主要负责信道接入、发送确认帧、时隙管理、信标管理、发送连接及断开连接请求等,另外,还为合适的安全机制提供支撑,比如,免碰撞载波侦听多址访问(CSMA-CA)、时间同步信标可选超帧结构;

  ③安全层主要负责密钥管理、存取等功能;

  ④网络层主要负LR-WPAN网的组网、数据等;

  ⑤应用框架层主要负责提供应用软件接口(API),以便在应用层实现设备管理,另外,应用层还可为实际应用提供应用框架模型,以便开发应用。

  2、Jennet-IP协议

  由恩智浦半导体开发的Jenne t-IP,是一种增强型6LoWPAN网络层协议,特別针对以IEEE802.15.4标准为基础的超低功耗网络所设计,适用于住宅和工业应用。Jennet-IP已获得IBM、TCP等主要客户采用,目前,Jennet-IP广泛应用于智能家居、A/V射频遥控、智能照明、家庭智能医疗、安全消防、门禁控制、智能能源等领域。6LoWPAN,即IPv6 over IEEE 802.15.4,原名为IPv6 over Lowpower Wireless Personal,即低速无线个域网标准。IPv6作为网络层互联方案,6LoWPAN技术引起了广泛的关注,众多无线组网解决方案都集成了6LoWPAN。

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