zigbee与wifi比较

zigbee与wifi比较

Zigbee 和Wi-Fi 的主要特性：

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（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。

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：

<1>. 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；

<2>. 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；

<3>. ATIM帧和ATIM-ACK帧发送采用正常的802.11DCF接入规则竞争信道；

<4>. 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:

<1>. 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；

<2>. 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；

<3>. 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；

<4>. 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