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zigbee与wifi比较Zigbee 和Wi-Fi 的主要特性：ZigbeeWi-Fi调制方式DSSSDSSS节点数6400032数据率10Kb/s-250 Kb/s11Mb/s传输范围70m-300m100m电池寿命（days）100-10000.5-5系统资源要求4Kb-32Kb1Mb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（meshnetwork）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设备的推广和生产成本的降低。2.4GHz的物理层通过采用高阶调制技术能够提供250kb/s的传输速率，有助于获得更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期，从而更加省电。不过这只是链路上的速率，除掉帧头开销、信道竞争、应答和重传，真正能被应用所利用的速率可能不足100kb/s，并且这余下的速率也可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分。所以ZigBee目前不能用于传输视频之类的应用，聚焦于一些低速率的应用，比如传感和控制。868MHz是欧洲的ISM频段，915MHz是美国的ISM频段，这两个频段的引入避免了2.4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。868MHz的传输速率为20kb/s，916MHz是40kb/s。这两个频段上无线信号传播损耗较小,因此可以降低对接收机灵敏度的要求,获得较远的有效通信距离,从而可以用较少的设备覆盖给定的区域。（2）. 802.11n 标准有高达 600 Mbps 的速率，可提供支持对带宽最为敏感的应用所需的速率、范围和可靠性。802.11n 结合了多种技术，其中包括 Spatial Multiplexing MIMO (Multi-In, Multi-Out) （空间多路复用多入多出）、OFDM(正交频分复用)，以便形成很高的速率，同时又能与以前的 IEEE 802.11b/g 设备通信。. 网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线讯号在传送的过程中，为了避免发生干扰起见，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。为了避免资料不一致而无法重新组合，MIMO接收端会同时具备多重天线接收，然后利用DSP重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的资料重新作组合，然后传送出正确且快速的资料流。市面上无线路由，虽然都支持802.11协议标准，但会有300Mbps、450Mbps和600Mbps，是因为所采用的MIMO技术的不同，采用 2x2 MIMO的802.11n能提供300Mbps的下载速度，3x3 MIMO则是450Mbps，而最高的4x4 MIMO 能达到600Mbps。. OFDM是在频域内将给定信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。尽管总的信道是非平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样减小了载波间的相互干扰，提高了频谱利用率，保证持续的成功通讯，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。在传输数据包长度较小的应用环境下，802.15.4的带宽效率比802.11高，特别当包长度小于60bytes的时候，802.15.4的优势尤其突出，但随着包长和数据率的增加，高负载下802.15.4网络承受着大量的发送冲突与重传，带宽利用率开始明显下降；由于802.11有高达2M的带宽，因此产生的竞争与冲突的概率较低，在传输数据包长度较小时因开销相对较大，带宽利用率较低，随着包长和数据率的增加，数据的传输率趋渐增大。4. 网络容量：（1）.ZigBee网络容量大，一个ZigBee网络最多包括255个ZigBee网路节点，其中一个是主控，其余是从属设备，若是通过网络协调器，整个网络最多可支持65000个ZigBee网络节点，也就是说每个ZigBee节点可以与数万节点相连接。由于WSN(无线传感器网络)的能力很大程度上取决于节点的多少，也就是说可容纳的传感器节点越多，WSN的功能越强大。 (2).路由策略和节点传输半径设置影响IEEE802.11 DCF多跳网络容量。对于Ad Hoc或传感器网络这样的多跳无线网络来说，信源节点与信宿节点通常不在对方的传输覆盖范围内，因此在传送信息时需要经过中间节点的转发。在转发过程中，对路由的选择可以有两种策略：短跳路由策略，即数据转发过程使用由多个短距离链路组成的路由；长跳路由策略，即数据转发过程使用由少量的长距离链路组成的路由。在多跳网络中主要有两种不同的因素会对最终生成的路由长跳短跳特性产生影响：. 节点功率(传输半径)设置的影响如果节点功率设置较低，传输距离较短，必然会造成传输路由为短跳路由。这会对网络容量带来双重影响，有利的方面包括：小的传输距离意味着信道的空间复用能力提高，网络中可以有更多的传输同时发生；节点传输范围内的平均邻节点减少，由于分组碰撞而导致传输失败的概率减小。不利的方面则是：分组需要更多的跳数才能到达最终的目的节点，传输过程中出现失败而丢弃分组的概率增加；为完成同样数量的端到端业务传输，网络节点的平均转发次数增加，致使网络内部更加繁忙。这在一定程度上抵消了由于空间复用能力增加而带来的好处。如果节点功率设置较高则情况相反。. 路由策略的影响在网络节点功率设置确定的情况下，不同的路由策略也会造成最终生成的路由特性不同。倘若发送节点使用的路由协议(或策略)倾向于选择距离自己近的邻节点作为下一跳的转发节点，则最终生成的路由必然是短跳路由。反之，则会导致长跳路由。5. 安全性：（1）.Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法，安全机制是由安全服务提供层提供，系统的整体安全性是在模板级定义的，每一层（MAC、网络或应用层）都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。SSP是通过ZD0进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准（AES）。Zigbee规范定义了信任中心的用途。（2）.802.11i增强WiFi技术的安全性。802.11i基于强大的AES-CCMP（高速加密标准模式/CBC-MAC协议）加密算法，避免了WEP（有线等效协议）中不可避免的IV（向量初始化）和MIC（信息完整性检查）的错误。通过使用AES-CCMP，802.11i不仅能加密数据包的有效负载，还可以保护被选中数据包的头字段。IEEE 802.11i规定使用802.1x认证和密钥管理方式，在数据加密方面，定义了TKIP（Temporal Key Integrity Protocol）、CCMP（Counter-Mode/CBC-MAC Protocol）和WRAP（Wireless Robust Authenticated Protocol）三种加密机制。其中TKIP采用WEP机制里的RC4作为核心加密算法，可以通过在现有的设备上升级固件和驱动程序的方法达到提高WLAN安全的目的。CCMP机制基于AES（Advanced Encryption Standard）加密算法和CCM（Counter-Mode/CBC-MAC）认证方式，使得WLAN的安全程度大大提高，是实现RSN的强制性要求。由于AES对硬件要求比较高，因此CCMP无法通过在现有设备的基础上进行升级实现。WRAP机制基于AES加密算法和OCB（Offset Codebook），是一种可选的加密机制。Wi-Fi 联盟还开发WPA2规范，这个规范是Wi-Fi联盟为兼容802.11i标准而制定的，WPA2尽管首次在Wi-Fi网络上实现了128位的AES，但它也将需要新的访问卡，在有些情况下还需要新的访问节点。Wi-Fi卡和许多访问节点中的处理器的运算能力都不够强大，不能处理128位的密码，更强大的加密技术可能会迫使用户购买新的访问点和无线访问卡。6. 可靠性：(1). ZigBee有很多方面进行保证，首先是物理层采用了扩频技术，能够在一定程度上抵抗干扰，而MAC层和应用层(APS部分)有应答重传功能，另外MAC层的CSMA机制使节点发送之前先监听信道，也可以起到避开干扰的作用，网络层采用了网状网的组网方式，从源节点到达目的节点可以有多条路径，路径的冗余加强了网络的健壮性，如果原先的路径出现了问题，比如受到干扰，或者其中一个中间节点出现故障，ZigBee可以进行路由修复，另选一条合