常见无线通信协议详细介绍 (zigbee无线通信协议)

本文主要是给大家梳理一下目前市面上常用的一些监听通讯协议标准，帮助大家了解一下不同的***网络技术由来和各自特点。 首先说一下IEEE 802.15.4，IEEE 802.15.4是一种技术标准，目前常用的监听通讯协议大多数是在802.15.4标准规定的底层协议基础上，开发的上层协议而演变出来的，它规定了低速率***个域网 （LR-WPAN）的 物理层 和 媒体访问控制 ，并由 IEEE 802.15 工作组维护，该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础，另外像诸如 ISA100.11a ， WirelessHART ，WIA-PA ， 6LoWPAN 和 SNAP 规范，每个标准规范都是通过开发IEEE 802.15.4中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准，Lora是基于IEEE802.15.4g标准进行了上层标准的扩展定义，而IEEE802.15.4g是在IEEE802.15.4基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE802.11b标准创建的一种监听局域网技术，通常使用2.4G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802.15.1是由 IEEE 制定的一种蓝牙***通信规范标准，应用于***个人区域网（WPAN）。可以说原版IEEE802.15.1来源于蓝牙规范并与蓝牙1.1完全兼容使用。 接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种监听技术，有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。 ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的监听通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议，应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。 WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互操作的***通讯标准，满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的***通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分，除了保持现有HART设备、命令和工具的能力，它增加了HART协议的监听能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591（Ed.1.0），是第一个过程自动化领域的监听 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在2.4GHz频段上的监听电IEEE802.15.4标准，采用直接序列扩频（DSSS）、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术，WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域，弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业监听通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例，从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品，从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等，逐渐有了品类齐全的***类工业仪表产品系列。 WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种监听标准体系，2008年10月，该规范获得了国际电工委员会（IEC）全体成员国96%的投票，成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802.15.4标准，通讯速率250kbps，频段2.4GHz，工业室内通讯距离200m，室外环境可达800m，数据可靠性大于99%，自适应跳频技术，避免干扰，冗余路由技术，自组织修复网络。同时支持HART命令，兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。 LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网监听协议，基于IEEE 802.15.4g标准，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他监听方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的监听射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段，包括433、868、915 MHz。 WiFi俗称***宽带，又叫802.11b标准，工作在2.4GHz或者5GHz频段，最高传输速率能达到11Mbps，网络覆盖范围最高可达300m，适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致，所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中，也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中，这样，就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速地部署WLAN网络，形成无缝覆盖。 蓝牙是一种短距离监听通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全球公开发布工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学（ISM）频段。从目前的应用看，蓝牙体积小、功率低，其应用早已不局限于计算机外设，可以集成到任何数字设备中，尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点，一是全球范围适用，无需申请许可证，二是同时可传输语音和数据，三是可以建立临时性对等连接，四是具有很好的抗干扰能力。 窄带物联网（NB-IOT）是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求，制订的一个新的蜂窝物联网的标准（CIOT），这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准，主要是用在终端与基站之间的约定，包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。 BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用，基于IEEE802.15.4标准自主开发的一种监听通信协议，具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力，可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因，能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端，较往代产品效率提高近四倍。 1、更高速灵敏的反馈 基于高精度的网络同步性能，所有设备可以工作在最优的功耗状态下，保持全网秒级的响应速度，可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。 2、更丰富的应用方式 同步网络下的节点，真正实现协同工作，赋予数据在***应用中时间的属性，无论星型，树状等网络模式，均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。 3、更低的维护成本 协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ，针对不同工况及应用需要，兼容有线状态分析系统的采集需求；时间同步及低功耗设计，在确保网络运行精准的同时，降低了设备的无效工作时间，使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗，可改善设备的维护周期，降低维护难度和平均维护成本，为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。最后附表总结一下几种典型监听技术标准的特点区别： NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA 组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于监听路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关 网络部署方式节点节点+网关 受现场遮挡影响 节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关 传输距离远距离，基站覆盖10公里以上远距离，可达十几公里短距离 10-100m 短距离50米10米不含中继200m不含中继200m 单网接入节点容量约20万理论约6万，实际500-5000理论6万，一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万，一般200-500个 电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池 成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元   频段License频段 运营商频段 unLicense频段 Sub-GHZ（433/868/915MHz） unLicense频段 2.4GHz 2.4G和5G2.4GunLicense频段 2.4GHz unLicense频段 2.4GHz 传输速度理论160kbps-250kbps 实际小于100kbps 0.3-50kbps理论250kbps，实际小于100kbps2.4G：1-11Mbps 5G：1-500Mbps 1M理论250kbps理论250kbps 网络时延6-10sTBD＜1s＜1s＜1s＜1s＜1s 适合领域户外户外，工厂工厂，室内办公室，工厂移动设备工厂，车间工厂，车间 联网所需时间3 30ms3s10s3s3s

监听局域网采用的协议是什么？

通信协议

·通信协议定义

·通信协议的种类和特点

·通信协议选择的原则

通信协议的应用

·PIC18单片机的CANopen通信协议

·DMR通信协议与数字对讲机基...

·Modbus RTU通信协议在MCF5...

·单片机通信协议处理

·一种实现RS422通信协议的接...

·HART通信协议在现场仪表远...

通信协议定义

用于实现计算机与网络连接之间的标准，网络如果没有统一的通信协议，电脑之间的信息传递就无法识别。 通信协议是指通信各方事前约定的用心规则,我们可以简单地理解为各计算机之间进行相互会话所使用的共同语言.两台计算机在进行通信时,必须使用的通信协议。

通信协议的种类和特点

目前常见的通信协议主要有：NetBEUI、IPX/SPX、NWlink、TCP/IP，在这几种协议中用得最多、最为复杂的当然还是TCP/IP协议，最为简单的是NetBEUI协议，它简单得不需要任何设置即可成功配置。

1、 NetBEUI协议

NetBEUI协议它的全称是：NetBIOS Extend User Interface，即用户扩展接口，它是由IBM于1985年公司开发的，它是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，同时它也是微软最为喜爱的一种协议。它主要适用于早期的微软操作系统如：DOS、LAN Manager、Windows3.x和Windows for Workgroup，但微软在当今流行的WIN9X和WINNT中仍把它视为固有缺省协议，由此可见它并不是我们所认为是“多余”的，而且在有的操作系统中连网还是必不可少的，如在用WIN9X和WINME组网进入NT网络时一定不能仅用TCP/IP协议，还必需加上“NetBEUI”协议，否则就无法实现网络连通，不信试试看！

因为它的出现比较早，也就有它的局限性，NetBEUI是专门为几台到百多机所组成的单段网络而设计的，它不具有跨网段工作的能力，也就是说它不具有“路由”功能，如果您在一服务器或工作站上安装了多个网卡作网桥时，将不能使用NetBEUI作为通信协议，这一点必需记清楚！

NetBEUI通信协议的特点就是：a、体积小，因原来就要是DOS、LAN Manger等较低版本的操作系统，故它对系统的要求不高，运行后占用系统资源最少；b、上面已讲过，也恐是因为主要服务的对象较低版本的操作系统，它不具有路由功能，不能实现跨网络通信；c、因为简单，对系统要求低，也就适合初学组网人员学习使用。

2、 IPX/SPX协议

IPX/SPX协议的全称为：Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，网际包交换/顺序包交换。它是NOVELL公司为了适应网络的发展而开发的通信协议，它的体积比较大，但它在复杂环境下有很强的适应性，同时它也具有“路由”功能，能实现多网段间的跨段通信。当用户接入的是NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议应是最好的选择。但如在Windows环境中一般不用它，特别要强调的是在NT网络和WIN9X对等网中无法直接用IPX/SPX进行通信。

IPX/SPX的工作方式较简单，不需要任何配置，它可通过“网络地址”来识别自己的身份。在整个协议中IPX是NetWare最底层的协议，它只负责数据在网络中的移动，并不保证数据传输是否成功，而SPX在协议中负责对整个传输的数据进行无差错处理。在NT中提供了两个IPX/SPX的兼容协议：NWlink IPX/SPX 兼容协议、NWlink NetBIOS，两者统称为NWlink 通信协议。它继承了IPX/SPX协议的优点，更适应了微软的操作系统和网络环境，当需要利用Windows系统进入NetWare服务器时，NWlink通信协议是最好的选择。

3、 TCP/IP协议

TCP/IP协议的全称是：Tran***ission Control Protocol /Internet Protocol，即传输控制协议/网际协议。它是微软公司为了适应不断发展的网络，实现自己主流操作系统与其它系统间不同网络的互连而收购开发的，它是目前最常用的一种协议（包括INTERNET），也可算是网络通信协议的一种通信标准协议，同时它也是最复杂、最为庞大的一种协议。TCP/IP协议最早用于UNIX系统中，现在是Internet的基础协议。

TCP/IP通信协议具有很灵活性，支持任意规模的网络，几乎可连接所有的服务器和工作站，正因为的灵活性也带来了它的复杂性，它需要针对不同网络进行不同设置，且每个节点至少需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”和一个“主机名”。但是在局域网中微软为了简化TCP/IP协议的设置，在NT中配置了一个动态主机配置协议（DHCP），它可客户端自动分配一个IP地址，避免了出错。

TCP/IP通信协议当然也有“路由”功能，它的地址是分级的，不同于IPX/SPX协议，这样系统就很容易找到网上的用户，IPX/SPX协议用的是一种广播协议，它经常会出现广播包堵塞，无法获得最佳网络带宽。但特别要注意的一点就是在用WIN9X和WINME组网进入NT网络时一定不能仅用TCP/IP协议，还必需加上“NetBEUI”协议，否则就无法实现网络连通。

希望对你有所帮助呵呵！

监听网为什么采用CSMA/CA技术？

监听局域网协议主要分为两大阵营：IEEE 802.11系列标准和欧洲的HiperLAN。

IEEE 802.11协议

IEEE 802.11是美国电气和电子工程师协会IEEE在1997年6月颁布的监听网络标准。它是第一代监听局域网标准之一。IEEE 802.11规定了监听局域网在2.4GHz波段进行操作，这一波段被全球监听电法规组织定义为扩频使用波段。

标准的802.11主要用于解决办公室局域网和园区网中用户与用户终端的***接入，速率最高只能达到 2Mbit/s。

其中IEEE 802.11协议、蓝牙标准和HomeRF工业标准等是监听局域网所有标准中最主要的协议标准。这些协议和标准各有优劣，各有自己擅长的应用领域，有的适合于办公环境，有的适合于个人应用，有的则更适合家庭用户。

扩展资料

展频技术的监听局域网络产品是依据FCC（Federal Communications Committee；美国联邦通讯委员会）规定的ISM（Industrial Scientific,and Medical），频率范围开放在902M~928MHz及2.4G~2.484GHz两个频段，所以并没有所谓使用授权的限制。

展频技术主要又分为“跳频技术”及“直接序列”两种方式。而此两种技术是在第二次世界大战中军队所使用的技术，其目的是希望在恶劣的战争环境中，依然能保持通信信号的我稳定性及保密性。

1、跳频技术（FHSS）

跳频技术（Frequency-Hopping Spread Spectrum；FHSS）在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。

FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔（Dwell Time）为400ms。

2、直接序列展频技术（DSSS）

直接序列展频技术（Direct Sequence Spread Spectrum；DSSS）是将原来的讯号“1”或“0”，利用10个以上的chips来代表“1”或“0”位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。

而每个bit使用多少个chips称做Spreading chips，一个较高的Spreading chips可以增加抗噪声干扰，而一个较低Spreading Ration可以增加用户的使用人数。

基本上，在DSSS的Spreading Ration是相当少的，例如在几乎所有2.4GHz的监听局域网络产品所使用的Spreading Ration皆少于20。而在IEEE 802.11的标准内，其Spreading Ration只有11，但FCC的规定是必须大于10，而实验中，最佳的Spreading Ration大约在100左右。

参考资料：

参考资料：

连接***网需要什么协议？

CSMA/CA. 监听局域网标准802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似，都是在一个共享媒体之上支持多x0dx0ax0dx0a个用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性。在802.3协议中，是由一种称为CSMA/CDx0dx0ax0dx0a(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的协议来完成调节，这个协议解决了在x0dx0ax0dx0aEthernet上的各个工作站如何在线缆上进行传输的问题，利用它检测和避免当两个或两个以上的网络设备x0dx0ax0dx0a需要进行数据传送时网络上的冲突。在802.11监听局域网协议中，冲突的检测存在一定的问题，这个问题x0dx0ax0dx0a称为"Near/Far"现象，这是由于要检测冲突，设备必须能够一边接受数据信号一边传送数据信号，而这在x0dx0ax0dx0a监听系统中是无法办到的。 鉴于这个差异，在802.11中对CSMA/CD进行了一些调整，采用了新的协议x0dx0ax0dx0aCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)或者DCF(Distributedx0dx0ax0dx0aCoordination Function)。 CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上x0dx0ax0dx0a返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。x0dx0a编辑本段CSMA/CA协议的工作流程x0dx0aCSMA/CA协议的工作流程分为两个分别是: 1.送出数据前，监听媒体状态，等没有人使用媒体，维x0dx0ax0dx0a持一段时间后，再等待一段随机的时间后依然没有人使用，才送出数据。由於每个设备采用的随机时间不x0dx0ax0dx0a同，所以可以减少冲突的机会。 2.送出数据前，先送一段小小的请求传送报文(RTS : Request tox0dx0ax0dx0aSend)给目标端，等待目标端回应 CTS: Clear to Send 报文后，才开始传送。 利用RTS-CTS握手x0dx0ax0dx0a(handshake)程序，确保接下来传送资料时，不会被碰撞。 同时由於RTS-CTS封包都很小，让传送的无效开x0dx0ax0dx0a销变小。 CSMA/CA通过这两种方式来提供监听的共享访问，这种显式的ACK机制在处理监听问题时非常x0dx0ax0dx0a有效。然而不管是对于802.11还是802.3来说，这种方式都增加了额外的负担，所以802.11网络和类似的x0dx0ax0dx0aEthernet网比较总是在性能上稍逊一筹。x0dx0a编辑本段CSMA/CD和CSMA/CA的主要差别x0dx0aCSMA/CD：带有冲突检测的载波监听多路访问，可以检测冲突，但无法“避免” CSMA/CA：带有冲x0dx0ax0dx0a突避免的载波侦听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量‘避免’； 1.两者x0dx0ax0dx0a的传输介质不同,CSMA/CD用于总线式以太网,而CSMA/CA则用于监听局域网802.11a/b/g/n等等； 2.检x0dx0ax0dx0a测方式不同,CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化x0dx0ax0dx0a；而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式；x0dx0ax0dx0a3.WLAN中，对某个节点来说，其刚刚发出的信号强度要远高于来自其他节点的信号强度，也就是说它自己x0dx0ax0dx0a的信号会把其他的信号给覆盖掉； 4.本节点处有冲突并不意味着在接收节点处就有冲突； 综上x0dx0ax0dx0a，在WLAN中实现CSMA/CD是比较困难的。

***局域网协议(802.11b)详解

价格便宜的便携式计算机、移动电话和手持式设备的日趋流行，以及Internet应用程序和电子商务的快速发展，使用户需要随时进行网络连接。为满足这些需求，可以使用两种方法将便携式设备连接到网络，而没有电缆所带来的不便。这两种标准就是IEEE 802.11b和Bluetooth。IEEE802.11b是一种11Mb/s 监听标准，可为笔记本电脑或桌面电脑用户提供完全的网络服务。

IEEE802.11b的特点和应用范围

速度 2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mb/s，无须直线传播。

动态速率转换 当射频情况变差时，可将数据传输速率降低为5.5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s。

使用范围 支持的范围是在室外为300米，在办公环境中最长为100米。

可靠性 使用与以太网类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。

互用性 只允许一种标准的信号发送技术，WECA将认证产品的互用性。

电源管理 网络接口卡可转到休眠模式，访问点将信息缓冲到客户，延长了笔记本电脑的电池寿命。

漫游支持 当用户在楼房或公司部门之间移动时，允许在访问点之间进行无缝连接。

加载平衡 NIC更改与之连接的访问点，以提高性能。

可伸缩性 最多三个访问点可以同时定位于有效使用范围中，以支持上百个用户。

安全性 内置式鉴定和加密。

IEEE802.11b应用的范围：

不易接线的区域 在不易接线或接线费用较高的区域中提供网络服务；

灵活的工作组 为经常进行网络配置更改的工作区降低了总拥有成本；

网络化的会议室 用户可在从一个会议室移动到另一个会议室时进行网络连接，以获得最新的信息，并且可在决策时相互交流；

特殊网络 现场顾问和小工作组的快速安装和兼容软件可提高工作效率；

子公司网络 为远程或销售办公室提供易于安装、使用和维护的网络；

部门范围的网络移动 漫游功能使企业可以建立易于使用的***网络，可覆盖所有部门。

两种技术的比较:

对标准的支持 IEEE802.11b有***以太网兼容性联盟 (WECA)的支持，蓝牙有蓝牙特殊利益集团（SIG）的支持。

工作频段 IEEE802.11b和蓝牙都工作在2.4GHz频段上。

在技术上 IEEE802.11只规定了开放式系统互联参考模型（OSI/RM）的物理层和MAC层，其MAC层利用载波监听多重访问/冲突避免（CSMA/CA）协议，而在物理层，802.11定义了三种不同的物理介质：透视线、跳频扩谱方式（FHSS）以及直扩方式（DSSS）。802.11支持1～11Mb/s的数据速率，但是它只支持数据通信，要进行***数据通信，数据设备先要安装有监听网卡。

蓝牙技术具有一整套全新的协议，可以应用于更多的场合。蓝牙技术中的跳频更快，因而更加稳定，同时它还具有低功耗、低代价和比较灵活等特点。

IEEE802.11b实现的是有形的、特定的网络，而由蓝牙形成的网络是无形的、看不见的，蓝牙技术是ad hoc网中的一个主流技术。

在应用上 IEEE802.11b的传输距离长、速度快，可以满足用户运行大量占用带宽的网络操作，就像在有线局域网上一样。而蓝牙技术面向的却是移动设备间的小范围连接，因而本质上说，它是一种代替电缆的技术。

蓝牙，适合用在手机、掌上型电脑等简易数据传递；而速率在11Mb/s的802.11b则较适合用在影像等高速***传输，有效距离长达100米。

IEEE802.11b比较适于办公室中的企业监听网络，较适合用在影像等高速监听传输，有效距离长达100米；而速率小于1Mb/s的蓝牙技术则可以应用于任何可以用监听方式替代线缆的场合，适合用在手机、掌上型电脑等简易数据传递。

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