ZigBee和蓝牙分析与比较详解

上都能够保证安全性。但ZigBee比蓝牙更为灵活，这更有利于控制系统成本。

4 可靠性

　　信号在无线环境中传输，必然存在大尺度衰落、阴影衰落、多径和干扰等问题。ZigBee、蓝牙和WLAN（IEEE 802.11b）都是工作于2.4GHz ISM频段，相互间的干扰是不可避免的，因此保证可靠性尤为重要。下面分别讨论ZigBee和蓝牙为保证可靠性所采取的措施。

　　ZigBee有三个工作频段：2.402～2.480GHz、868～868.6MHz、902～928MHz，共27个信道。信道接入方式采用CSMA-CA，能有效地减少帧的冲突。为抗干扰和多径，ZigBee在物理层采用直接序列扩频DSSS和频率捷变FA技术。ZlgBee的DSSS在900MHz频段采用了每符号15个码片，在2.4GHz频段采用了每符号32个码片，这比IEEE 802.11b的DSSS所采用的每符号11个码片有更强的抗干扰和多径的能力。为了保证帧的正确传输，ZigBee在MAC层采用了两个措施：

　　自动请求重传ARQ和帧缓存。当一帧传给一个设备日寸，如果接受设备处于忙或者休眠状态而不能接收该帧，那么网络协调设备就暂时缓存该帧，直到收端能接收该帧。

　　在网络层，ZigBee支持网状网，存在冗余路由，保证了网络的健壮性。

　　蓝牙的工作在2.402～2.480GHZ频段，它采用了跳频扩频FHSS，在79个信道上每秒钟1600次跳频，查寻状态时，跳变速率为每秒3200跳，有效地降低了干扰。在差错控制方面，基带控制器采用三种检纠错方式：1/3前向纠错编码（FEC）、2/3前向纠错编码和ARQ。分组报头含有重要的连接信息和纠错信息，始终采用1/3FEC方式保护性传输。

　　5 功耗

　　低功耗是ZigBee的一个重要特征。在一个典型的ZigBee传感网络中，一块普通碱性电池可以供ZigBee设备工作六个月到两年！下面讨论ZigBee获得低功耗的方法。

　　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，

　　这样平均功耗就非常低。

　　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（Cluster tree 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。

　　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，这样可以节省更多功率。

　　蓝牙主要采用两种方式来控制功率：自适应发射功率和调整基带链接模式。

　　在目适应发射功率控制方式中，当从属设备检测到接收信号强度指示值（RSSI，Receive Signal Strength Indicator）小于最低阈值时，从属设备可以请求主控设备增大的发射功率，反之，当RSSI大于某个规定的阈值时，从属设备也可以请求主控设备降低发射功率。

　　蓝牙基带有四种链接模式：活跃（Active）、呼吸（Sniff）、保持（Hold）和休眠（Park）。通过调节基带链接模式，也可以实现节约功率的目的。活跃、呼吸、保持、休眠这四个状态消耗的平均功率依次减小，但设备响应时间也依次增加。

　　6 主要技术及性能参数比较

　　为更直观地比较ZigBee和蓝牙，下面将两种技术的主要技术及性能参数列表，如表1所示。

7 应用及市场分析比较

　　由于ZigBee具有功耗极低、系统简单、成本低、低等待时间（Latency Time）和低数据速率的性质，它非常适合有大量终端设备的网络。可以应用到以下领域：楼宇自动化、工业监视及控制、计算机外设、互动玩具、医疗设备、消费性电子产品、家庭自动化以及其他一些传感网

　　络。图2是西部技术研究方案公司（WTRS）对ZigBee的一个市场预测。

　　蓝牙自1999年规范1.O版本发布以来，已有很多应用。2003年全球蓝牙芯片产值已达1亿美元，据估计，到2006年，全球蓝牙芯片市场产值将达到5亿美元。应用方面，还是以移动电话为主，占65％。蓝牙产品2003年出货5500万台，预计2004年将出货8800万台。蓝牙主要应用是移2iD 信息技术与标准化动电话、头戴式耳机、汽车、计算机外设、家庭自动化、工业监视控制等。预计音频应用将有较大发展。

　　图2 ZigBee市场预测

　　8 结束语

　　通过从技术和应用两方面的分析与比较，可以看出：

ZigBee非常适合于低功耗、低数据速率的监视、传感网络。蓝牙则适合于较高数据数率的应用，如语音和数据传输。两者之间同时又存在着竞争，比如，在计算机外设、互动玩具、家庭自动化和工业自动化等应用领域及在未来的穿戴网络（Wearable Network）中蓝牙面临着ZigBee技