1. 监控系统是由摄像和
监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录登记5大部分组成。摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输到控制主机,控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备,同时可将需要传输的语音信号同步录入到录像机内。 通过控制主机,操作人员可发出指令,对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作,并可通过控制主机实现在多路摄像机及云台之间的切换。利用特殊的录像处理模式,可对图像进行录入、回放、处理等操作,使录像效果达到最佳。 视频监控系统由实时控制系统、监视系统及管理信息系统组成。实时控制系统完成实时数据采集处理、存储、反馈的功能;监视系统完成对各个监控点的全天候的监视,能在多操作控制点上切换多路图像;管理信息系统完成各类所需信息的采集、接收、传输、加工、处理,是整个系统的控制核心。 视频监控系统发展了短短二十几年时间,从19世代80年代模拟监控到火热数字监控再到方兴未艾网络视频监控,发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天,我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。从技术角度出发,视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV),到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR),到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。 第一代视频监控 第一代视频监控是传统模拟闭路视频监控系统(CCTV) 依赖摄像机、线缆、录像机和监视器等专用设备。例如,摄像机通过专用同轴线缆输出视频信号。线缆连接到专用模拟视频设备,如视频画面分割器、矩阵、切换器、卡带式录像机(VCR)及视频监视器等。模拟CCTV存在大量局限性: 有限监控能力只支持本地监控,受到模拟视频缆传输长度和缆放大器限制。 有限可扩展性系统通常受到视频画面分割器、矩阵和切换器输入容量限制。 录像负载重用户必须从录像机中取出或更换新录像带保存,且录像带易于丢失、被盗或无意中被擦除。 录像质量不高是主要限制因素。录像质量随拷贝数量增加而降低。 第二代视频监控 第二代视频监控是当前“模拟-数字”监控系统(DVR): “模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DVR为核心半模拟-半数字方案,从摄像机到DVR仍采用同轴缆输出视频信号,通过DVR同时支持录像和回放,并可支持有限IP网络访问。由于DVR产品五花八门,没有标准,所以这一代系统是非标准封闭系统。DVR系统仍存在大量局限: 复杂布线“模拟-数字”方案仍需要在每个摄像机上安装单独视频缆,导致布线复杂性。 有限可扩展性DVR典型限制是一次最多只能扩展16个摄像机。 有限可管理性您需要外部服务器和管理软件来控制多个DVR或监控点。 有限远程监视/控制能力您不能从任意客户机访问任意摄像机。您只能通过DVR间接访问摄像机。 磁盘发生故障风险与RAID冗余和磁带相比,“模拟-数字”方案录像没有保护,易于丢失。 第三代视频监控 第三代视频监控是未来完全IP视频监控系统IPVS: 全IP视频监控系统与前面两种方案相比存在显着区别。该系统优势是摄像机内置Web服务器,并直接提供以太网端口。这些摄像机生成JPEG或MPEG4、H.264数据文件,可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印,而不是生成连续模拟视频信号形式图像。全IP视频监控系统它巨大优势是: 简便性-所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络,使您能够利用现有局域网基础设施。您可使用5类网络缆或无线网络方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍(PTZ)控制命令(甚至可以直接通过以太网供)。 强大中心控制-一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统。 易于升级与全面可扩展性-轻松添加更多摄像机。中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等。 全面远程监视-任何经授权客户机都可直接访问任意摄像机。您也可通过中央服务器访问监视图像。 坚固冗余存储器-可同时利用SCSI、RAID以及磁带备份存储技术永久保护监视图像不受硬盘驱动器故障影响。 前景分析 中国视频监控行业共经历了三个阶段,分别是模拟视频监控阶段、数字视频监控阶段、网络视频监控阶段。中国视频监控市场正从模拟向数字化过渡,数字视频监控成为了市场的主流。2004年到2012年,数字监控在总体视频监控市场规模中所占的比例从35.7%增长到了56.7%。与此同时,网络视频监控市场正在稳步增长,所占比例由2004年的7.4%增长到2012年的28.2%。 受平安城市建设、交通信息化建设、金融监控、安全生产、智能家居等各种项目建设与发展的带动,中国视频监控产品的需求量不断扩大。2011年中国视频监控行业总体市场规模达到230.4亿元人民币,同比增长19.71%。预计2012-2015年间将保持着21.52%的平均增长速度。 工作原理 监控是各行业重点部门或重要场所进行实时监控的物理基础,管理部门可通过它获得有效数据、图像视频监控系统原理图或声音信息,对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆,用以提供高效、及时地指挥和高度、布置警力、处理案件等。随着当前计算机应用的迅速发展和推广,全世界掀起了一股强大的数字化浪潮,各种设备数字化已成为安全防护的首要目标。数码监控报警的性能特点是:监控画面实时显示,录像图象质量单路调节功能,每路录像速度可分别设置,快速检索,多种录像方式设定功能,自动备份,云台/镜头控制功能,网络传输等。 加装时间发生器,将时间显示叠加到图像中。在线路较长时加装音视频放大器以确保音视频监控质量。 适用范围——银行、证券营业场所、企事业单位、机关、商业场所内外部环境、楼宇通道、停车场、高档社区家庭内外部环境、图书馆、医院、公园。 主要功能 1、本地录像,保存一定时间段内的本地视频监控录像资料,并能方便地查询、取证,为事后调查提供依据。 2、远程视频监控监控人员可远程任意调取网吧存储的监控图像,并可远程发出控制指令,录像资料的智能化检索、回放、调整摄像机镜头焦距、控制云台进行巡视或局部细节观察。 3、权限管理为保证上网人员的隐私和录像资料的安全,系统具有操作权限管理,系统登录、操作进行严格的权限控制,保证系统的安全性。 4、服务器平台构架方便,在市公安局、区(县)公安局和各派出所,都可以方便的安装服务器软件,只需分配用户不同权限的登陆帐号,即可以查看所管辖区域的网吧监控信息。 5、系统中包含网吧基本信息的管理,并且电子地图相结合,当网吧出现突发状况时,可以及时的获取该网吧的基本信息(网吧电话、地址、负责人),更加快捷的联系到网吧相关负责人。 6. 网吧监控和电子地图相结合,可以通过电子地图更加直观的查看网吧所分布的地理位置,并且在电子地图上实时显显示网吧监控设备的运行状态,当用户需要查看某网吧的监控信息时只要在电子地图双击该网吧即可进入该网吧的监控界面。 7、当上网人员在网吧服务台出示身份证登记上网时,系统能自动将上网者拍照,和上网人员相应的上网卡信息传至公安机关监控中心服务器保存。 8 、随时随地的监控录像功能,无论身在何处,任何密码授权的用户通过身边的电脑联网连接到监控网点,可以看到任意监控网点的即时图像并根据需要录像,避免了地理位置间隔原因造成监督管理的不便。 9 、系统可扩容性强,若需要添加新的监控网点,在服务器端添加相应网吧信息和设备信息即可。 10、安全性高,图像掩码技术,防止非法篡改录像资料;只有授权用户才可以进行录像备份,有效防止恶意破坏;强大日志管理功能,保证了专用系统的安全使用。服务器端和客户端之间所传输的数据,全部经过加密。 组成设备 视频监控系统产品包含光端机,光缆终端盒,云台,云台解码器,视频矩阵,硬盘录像机,监控摄像机[1]。视频监控系统组成部分包括监控前端、管理中心、监控中心、PC客户端及无线网桥。各组成部分的说明如下: (1)监控前端:用于采集被监控点的监控信息,并可以配备报警设备。监控前端可分为两类: 1、普通摄像头+视频服务器。普通摄像头可以是模拟摄像头,也可以是数字摄像头。原始视频信号传到视频服务器,经视频服务器编码后,以TCP/IP协议通过网络传至其他设备。 2、网络摄像头。网络摄像头是融摄像、视频编码、Web服务于一体的高级摄像设备,内嵌了TCP/IP协议栈。可以直接连接到网络。 (2)管理中心:承担所有前端设备的管理、控制、报警处理、录像、录像回放、用户管理等工作。各部分功能分别由专门的服务器各司其职。 (3)监控中心:用于集中对所辖区域进行监控,包括电视墙、监控客户终端群组成。系统中可以有一个或多个监控中心。 (4)PC客户端:在监控中心之外,也可以由PC机接到网络上进行远程监控。 (5)无线网桥:无线网桥用于接入无线数据网络,并访问互联网。通过无线网桥,可以将IP网上的监控信息传至无线终端,也可以将无线终端的控制指令传给IP网上的视频监控管理系统。常用的无线网络为CDMA网络。 功能需求 当前,对于监控系统而言,用户对其功能的需求已经体现出多元化与系统化。主要表现在以下几个方面的要求: 远程访问。传统的视频监控一般是在小范围内进行,而用户普遍要求访问地点不受地域限制,能随时随地访问被监控地点。 多人同时访问同一个监控点。传统上,一个监控点一般是被一个监控中心(用户)所访问。同一个监控点很可能会同时被多个用户所访问,并且这些用户之间可能毫无关系。用户访问的复杂化将要求系统强化对访问权限的管理。 监控点趋向分散,同时监控趋向集中。属于同一用户的监控点越来越分散,不受地域所限。而对这些分散的监控点,需要集中的管理与控制。 要求监控系统具有开放性和扩展性。同一系统应当支持多种不同类型的监控设备,用户数、被监控点的数量可以方便地增减。 海量数据存储。网络化使得传统的本地录像功能可以转移到远程服务器上来实现,使得海量数据存储成为可能。同时,也要求系统具备更强的存储、检索和备份等功能。 信息安全。系统复杂化,用户的多元化,加上视频监控本身的业务特点必然要求对系统对信息安全提供有力的保证。 智能视频监控。未来的视频监控系统将不仅仅局限于被动地提供视频画面,更要求系统本身有足够的智能,能够识别不同的物体,发现监控画面中的异常情况,以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息,从而更加有效地协助安全人员处理危机,并最大限度地降低误报和漏报现象,成为应对袭击和处理突发事件的有力辅助工具。智能视频监控还可以应用在交通管理、客户行为分析、客户服务等多种非安全相关的场景,以提高用户的投资回报。 技术不足 大规模的网络视频监控系统业务尚处于起步探索阶段,网络化、数字化、智能化是视频监控的必然趋势。面对这个大趋势,视频监控在一些关键技术方面,存在着不少不足之处,主要表现在以下几个方面。 媒体分发 的视频监控系统在视频媒体的分发方面普遍处理得比较简单,一般采用用户直接对网络摄像机进行访问,或通过视频服务器进行简单的媒体转发处理,而面对越来越庞大的用户群,这种媒体传送方式将会成为图像传输的瓶颈。是否具备高效的媒体分发机制将成为判断视频监控系统优劣的一项重要指标。 实际上,媒体分发是任何一个视频业务在发展到一定规模后必将面临的问题,视频监控可以与其他视频业务——比如IPTV——来共同研究视频分发的问题。未来的视频监控系统将会基于一个比较完善的媒体分发平台来传输实时视频信息与录像视频信息。 录像存储 基于网络的视频监控系统基本上采用中心录像服务器来存储录像。中央录像服务器管理方便,安全可靠,但因为录像随时进行,数据流量大,对承载网带来很大压力。如果将录像存储边缘化,虽然可以减少视频流的数量,缓减承载网压力,但分散的录像数据将给录像的管理带来很大的麻烦,录像数据的安全性也将大大降低。由此可见,未来大量的存储需求发生的位置不可能由中心统一存储来承担,而大量的分布式、差异性存储却没有可用的技术方案。未来的视频监控系统要在录像存储方面进行合理的结构设计,才能满足实际的录像要求。 并发调度 视频监控系统的用户在一个视频监控点上一般不存在并发需求,即便批量用户可能对同一视频监控点的信息有同时调用要求,这种调用也没有差异。在未来,系统服务的使用者来源多样化并且不可控,其使用目的存在同样的情况,监控系统对于同一监控点存在着并发的冲突调用问题,因此必须考虑优先权限和分配机制。 计费 视频监控计费模式非常单一,通常以租用为主,或者只需考虑用户接入后使用的单一视频监控点的上传信息的时长或流量即可,其业务计费点和计费尺度无需太复杂,一般考虑简单的RADIUS协议即可。未来视频监控系统考虑的计费问题包括单用户对单资源的使用、单用户对多资源的使用、多用户对多资源的使用,这是单计费点和计费尺度、仅仅依靠简明扼要单的计费协议所无法支持的。未来的系统应支持可灵活改变、可批量同时实施的多业务策略,支持上述各种业务策略的实时计费功能。 分级 一些远程视频监控系统可以支持分级,但这种分级仅仅涉及内容分发的分级,对网络中其它子功能系统还是作为一级来考虑。 未来视频监控系统需要考虑的分级决不仅仅是内容分配上的分级,因为全网中不同地区的服务提供商对于用户控制、业务管理、内容分配、运营支撑这四个层次分级要求是存在差异的,这一点上用户控制和业务管理上分级的需求更接近会议电视系统而不是简单的点到点会话系统,需要全部重新设计。 业务融合 远程监控不考虑和其它业务系统之间的互相调用。未来的视频监控系统将和多个其它业务系统交叉调用,不同系统之间的多层互通和资源共享是必须考虑的问题[3]。 编辑本段安装原则 视频监控系统八大原则[4]随着安全意识的增强,视频监控系统也慢慢的走入我们寻常百姓家。视频监控方案也是层出不穷,那么在安装监控系统中又有哪些原则需要遵守的呢?安装监控系统首先要考虑以下8大监控安装原则: 1、监控系统实时性,这点尤为重要。也正是由于监控系统的实时性才显得监控系统是那么的必要。 2、安全性,监控系统具有安全防范和保密措施,防止非法侵入系统及非法操作。 3、可扩展性 监控系统设备采用模块化结构,系统能够在监控规模、监控对象、或监控要求等发生变更时方便灵活的在硬件和软件上进行扩展,即不需要改变网络的结构和主要的软硬件设备。 4、开放性 监控系统遵循开放性原则,系统提供符合国际标准的软件、硬件、通信、网络、操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具,使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。整个网络是一个开放系统,能兼容多家监控厂家的产品,并能支持二次开发。 5、标准性 监控系统所采用的设备及技术符合国际通用标准。这点能够给您一个安心的保证。 6、灵活性 监控系统组网方式灵活,系统功能配置灵活,能够充分利用现有视频监控子系统网络资源。系统将其他子系统都融入其中,能满足不同监控单元的业务需求,软件功能全面,配置方便。 7、先进性 监控系统是在满足可靠性和实用性的前提下尽可能先进的系统。整个系统在建成后的十年内保持先进,系统所采用的设备与技术能适应以后发展,并能够方便地升级。将成为一个先进、适应未来发展、可靠性高、保密性好、网络扩展简便、连接数据处理能力强、系统运行操纵简便的安防系统。 8、实用性 视频监控系统具备完成工程中所要求功能的能力和水准。系统符合本工程实际需要的国内外有关规范的要求,并且实现容易、操作方便。从用户角度出发,充分利用现有资源,尽量降低系统成本,使系统具有较高的性能价格比。 解决干扰视频监控系统正常运作的方法 干扰问题是安防监控系统遇到的常见问题。如:雪花干扰、网纹干扰、斜纹干扰、横纹干扰、上下滚动条干扰、扭曲变型干扰和上下抖动干扰等情况,都可能干扰到视频监控系统的正常运工作。具体解决方法是具体情况而定。 一、找干扰源 我们可以通过简单的方法来查找干扰源。干扰来源的三大部位是:前端-来自摄像机系统的干扰;中端-来自同轴电缆传输的干扰;后端-来自设备引入的干扰。 二、视频干扰的检查方式 用监视器放在前端与摄像机连接,看图像是否存在干扰,如有干扰则从摄像机本身来解决(如更换百万高清数字网络半球摄像机),如无干扰则进入下一步检查。 在监控室里将同轴电缆传输线与视频分配器或硬盘录像机断开,单独连接监视器上看图像是否有干扰,如有干扰则用抗干扰器。这种干扰叫“环境电磁干扰”,这种干扰较为常见。如无干扰则说明同轴电缆传输线没有受到干扰。但与硬盘录像机一连接就出现干扰,说明系统设备之间接地电位差引起干扰,在视频线与硬盘录像机之间加上光电隔离器就能解决。 三、视频干扰的解决思路 前端干扰解决思路:前端-摄像机系统引入的干扰属于设备干扰,应从设备本身来解决(如摄像机质量、电压的稳定性、绝缘性),用抗干扰器无法彻底解决干扰问题。 中端干扰解决思路:中端-同轴电缆传输部分的干扰最常见,属于“环境电磁干扰”,电磁干扰是指视频线周边环境的干扰,包括变频电机干扰;电磁辐射干扰;高频、低频设备干扰;电视塔、变电站干扰;电机等大功率电器引起的强脉冲干扰等,可以用视频抗干扰器来解决,如K1000。 后端干扰解决思路:后端-设备的干扰,多数是由设备之间接地电位差引起,产生斜纹、横条上下滚动(滚动条),可以用光电隔离器来解决,如单路光电隔离抗干扰器K2000、多路光电隔离分配器F1600G。 四、电源的干扰 由于劣质电源引起的视频干扰在前端干扰中,比较常见。以往部分摄像机生产商出于谨慎考虑,选用线性电源。但是线性电源存在转换效率低、体积大、发热量高、制造成本高等缺点。如今开关电源的稳定性已经提高许多,制作精良、用料足的开关电源已成摄像机电源主流。建议选购应用于监控摄像机的安防监控电源时,尽量对电源进行测试,检查其稳定性、纹波大小等质量指标,在此深圳非度电源值得推荐。
2. 无线通信技术有哪些
1、LoRa技术
LoRa是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。
是物理层或无线调制用于建立长距离通信链路。许多传统的无线系统使用频移键控(FSK)调制作为物理层,因为它是一种实现低功耗的非常有效的调制。
2、wifi/ IEEE 802.11协议
WiFi,全称Wireless-Fidelity,无线保真,是无线局域网(WLAN)中的一个标准。从1999年推出以来一直是是我们生活中较常用的访问互联网的方式之一。
3、ZigBee/802.15.4协议
Zigbee被正式提出来是在2003年,它的出现是为了弥补蓝牙通信协议的高复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等缺陷。
名称取自于蜜蜂,蜜蜂 (bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
4、Thread /IEEE 802.15.4协议
Thread和ZigBee同属802.15.4,但是针对802.15.4做了很大的改进。Thread是建立在IPv6的基础之上的一个协议,无论在传输安全,还是系统可靠性上都做了非常棒的优化。它既可以承载高通海尔数十企业组物联网盟AllSeen,也可以支持苹果的Homekit智能家居平台。
5、Z-Wave协议
Z-Wave无线组网规格于2004年提出,由丹麦的芯片与软件开发商Zensys主导,Z-wave联盟推广其应用。
Z-Wave工作频率美国 908.42MHz、欧洲868.42MHz,采用无线网状网络技术,因此任何节点都能直接或间接地和通信范围内的其它临近节点通信。
3. 看懂黑科技,3分钟让你读懂ZigBee无线通讯技术
全球通信产业技术的发展呈现三大趋势:无线化、宽带化和IP化。在众多的宽带技术中,无线化尤其是移动通信技术成为近年来通信技术市场的最大亮点,是构成未来通信技术的重要组成部分。
Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率。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。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。
ZigBee的技术原理
ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网,每一个ZigBee网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个ZigBee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个ZigBee控制网络。
ZigBee网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个ZigBee"基站"却不到1000元人民币;每个ZigBee 网络节点不仅本身可以与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料;除此之外,每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
每个ZigBee网络节点(FFD和RFD)可以可支持多到31个的传感器和受控设备,每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。
ZigBee技术的特点
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
自从马可尼发明无线电以来,无线通信技术一直向着不断提高数据速率和传输距离的方向发展。例如:广域网范围内的第三代移动通信网络(3G)目的在于提供多媒体无线服务,局域网范围内的标准从IEEE802.11的1Mbit/s到IEEE802.11g的54Mbit/s的数据速率。而ZigBee技术则致力于提供一种廉价的固定、便携或者移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。
这种无线通信技术具有如下特点:
1、功耗低
工作模式情况下,ZigBee技术传输速率低,传输数据量很小,因此信号的收发时间很短,其次在非工作模式时,ZigBee节点处于休眠模式。设备搜索时延一般为30ms,休眠激活时延为15ms,活动设备信道接入时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式,使得ZigBee节点非常省电,ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。同时,由于电池时间取决于很多因素,例如:电池种类、容量和应用场合,ZigBee技术在协议上对电池使用也作了优化。对于典型应用,碱性电池可以使用数年,对于某些工作时间和总时间(工作时间+休眠时间)之比小于1%的情况,电池的寿命甚至可以超过10年。
2、数据传输可靠
ZigBee的媒体接入控制层(MAC层)采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下,当有数据传送需求时则立刻传送,发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息,并进行确认信息回复,若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞,将再传一次,采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。
3、网络容量大
ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器件:全功能器件(FFD)和简化功能器件(RFD)。对全功能器件,要求它支持所有的49个基本参数。而对简化功能器件,在最小配置时只要求它支持38个基本参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话,可以按3种方式工作,分别为:个域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话,仅用于非常简单的应用。一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网路节点,其中一个是主控(Master)设备,其余则是从属(Slave)设备。若是通过网络协调器(Network Coordinator),整个网络最多可以支持超过64000个ZigBee网路节点,再加上各个Network Coordinator可互相连接,整个ZigBee网络节点的数目将十分可观。
4、兼容性
ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器(Coordinator)自动建立网络,采用载波侦听/冲突检测(CSMA-CA)方式进行信道接入。为了可靠传递,还提供全握手协议。
5、安全性
Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能,在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式,对于某种应用,如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护,器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别,器件可以使用接入控制清单(ACL)来防止非法器件获取数据,在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据转移中采用属于高级加密标准(AES)的对称密码。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法器件,各个应用可以灵活确定其安全属性。
6、实现成本低
模块的初始成本估计在6美元左右,很快就能降到1.5-2.5美元,且Zigbee协议免专利费用。目前低速低功率的UWB芯片组的价格至少为20美元。而ZigBee的价格目标仅为几美分。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
7、时延短
通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
ZigBee与WiFi的区别
相同点:
1、二者都是短距离的无线通信技术;
2、都是使用2.4GHz频段
3、都是采用DSSS技术;
不同点:
1、传输速度不同。 ZigBee的传输速度不高(<250Kbps),但是功耗很低,使用电池供电一般能用3个月以上; WiFi,就是常说的无线局域网,速率大(11Mbps),功耗也大,一般外接电源;
2、应用场合不同。 ZigBee用于低速率、低功耗场合,比如无线传感器网络,适用于工业控制、环境监测、智能家居控制等领域。 WiFi,一般是用于覆盖一定范围(如1栋楼)的无线网络技术(覆盖范围100米左右)。表现形式就是我们常用的无线路由器。在一栋楼内布设1个无线路由器,楼内的笔记本电脑(带无线网卡),基本都可以无线上网了。
3、市场现状不同。ZigBee作为一种新兴技术,自04年发布第一个版本的标准以来,正处在高速发展和推广当中;目前因为成本、可靠性方面的原因,还没有大规模推广; WiFi,技术成熟很多,应用也很多了。 总体上说,二者的区别较大,市场定位不同,相互之间的竞争不是很大。只不过二者在技术上有共同点,二者的相互干扰还是比较大的,尤其是WiFi对于ZigBee的干扰。
二者硬件内存需求对比:ZigBee:32~64KB+;WiFi:1MB+;ZigBee硬件需求低。
二者电池供电上电可持续时间对比:ZigBee:100~1000天;WiFi:1~5天;ZigBee功耗低。 传输距离对比(一般用法,无大功率天线发射装置):ZigBee:1~1000M;WiFi:1~100M;ZigBee传输距离长。 ZigBee劣势: 网络带宽对比:ZigBee:20~250KB/s;WiFi:11000KB/s;ZigBee带宽低,传输慢。
ZigBee的技术应用
作为一种低速率的短距离无线通信技术,ZigBee有其自身的特点,因此有为它量身定做的应用,尽管在某些应用方面可能和其他技术重叠。ZigBee可能的一些应用,包括智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监护、传感器网络应用和电信应用。
1、智能家居
家里可能都有很多电器和电子设备,如电灯、电视机、冰箱、洗衣机、电脑、空调等等,可能还有烟雾感应、报警器和摄像头等设备,以前我们最多可能就做到点对点的控制,但如果使用了ZigBee技术,可以把这些电子电器设备都联系起来,组成一个网络,甚至可以通过网关连接到Internet,这样用户就可以方便的在任何地方监控自己家里的情况,并且省却了在家里布线的烦恼。
2、工业控制
工厂环境当中有大量的传感器和控制器,可以利用ZigBee技术把它们连接成一个网络进行监控,加强作业管理,降低成本。
3、传感器网络应用
传感器网络也是最近的一个研究热点,像货物跟踪、建筑物监测、环境保护等方面都有很好的应用前景。传感器网络要求节点低成本、低功耗,并且能够自动组网、易于维护、可靠性高。ZigBee在组网和低功耗方面的优势使得它成为传感器网络应用的一个很好的技术选择。
目前Zigbee技术还存在的问题
尽管 Zigbee技术在2004年,就被列为当今世界发展最快,最具市场前景的十大新技术之一;关于Zigbee技术的优点,大家也进行了许多讨论,到目前为止,国内外许多厂商也都开发生产了各种各样的 Zigbee产品,并在应用推广上做了大量的工作,然而,实事求是的讲,真正完全使用Zigbee技术来解决具体实际问题,有意义的案例则非常有限。
Zigbee似乎成了一种时髦,但眼下还不能做到真正实用的新技术。就其原因,除了作为一种新技术,它本身需要有一个技术改进和成熟,以及市场培育的过程外,我们在长期应用Zigbee技术来解决实际问题的实践中,还发现如下几个十分重要,而在短期内我们认为十分难以解决的问题:
1、Zigbee的核心技术之一,是动态组网和动态路由,即Zigbee网络考虑了网络中的节点增减变化,网络中的每个节点相隔一定时间,需要通过无线信号交流的方式重新组网,并在每一次将信息从一个节点发送到另一个节点时,需要扫描各种可能的路径,从最短的路经尝试起,这就涉及到无线网络的管理问题。而这些,都需要占用大量的带宽资源,并增加数据传输的时延。特别是随着网络节点数目的增加和中转次数增多。因而,尽管Zigbee的射频传输速率是250kbps, 但经过多次中转后的实际可用速率将大大降低,同时数据传输时延也将大大增加,无线网络管理也就变得越麻烦。这也就是目前Zigbee网络在数据传输时的主要问题。
2、Zigbee这个字,从英语的角度来分析,它是由“Zig”和“bee”两个字组成。前者“Zig”中文的意思是“之“字形的路径,后面一个英文单词“bee”就是蜜蜂的意思,我们的理解,Zigbee网络技术,就是模仿蜜蜂信息传递的方式,通过网络节点之间信息的相互互传,来将一个信息从一个节点传输到远处的另外一个节点。如果按一般标准Zigbee节点,在开阔空间每次数据中转平均增加50米直线传输距离计算,传输500米直线距离需要中转十次;在室内,由于Zigbee所使用的2.4 G的传输频率,一般是通过信号反射来进行传输的,由于建筑物的遮挡,要传输一定的距离,往往需要使用较多的网络节点来进行数据中转,如上述第一条中的分析,这对一个Zigbee网络来讲,并不是一件简单的事情。当然,我们也可使用放大器来增加Zigbee网络节点的传输距离,然而,这必然要大大增加网络节点的功耗和成本,失去了Zigbee低成本低功耗的本来目的。而且,在室内使用这种方法来增加传输距离,效果也有限。显然,一种通过中心点在室外,终端模块在室外的星状网网络通信结构个更加合理。
3、Zigbee的核心技术之一,是每一个网络节点,除了自身作为信息采集点和执行来自中心的命令外,它还承担着随时来自网络的数据中转任务,这样,网络节点的收发机必须随时处于收发接收状态,这就是说它的最低功耗至少在20mA左右,一般使用放大器的远距离网络节点,其耗电量一般在150mA左右。这显然很难使用电池驱动来保证网络节点的正常工作;
4、由于Zigbee中的每一个节点,都参与自动组网和动态路由的工作,因而每个网络节点的单片机也就相对复杂一些,成本自然也就高一些。另外,在Zigbee网络的基础上进行一些针对具体应用的开发工作的量也就大一些。
综上所述 ,我们认为,Zigbee网络,实际上在许多情况下,是牺牲了网络传输效率,带宽以及节点模块的功耗,来换取在许多实际应用中,并不重要的动态组网和动态路由的功能,因为,在一般情况下,我们的网络节点和数据传输途径往往都是固定不变的。因此,当前Zigbee技术尚未解决的节点耗电问题,网络数据传输的效率较低时延较长的问题,以及数据传输距离有限的问题,是当前Zigbee 技术难于得到很好推广的根本原因。
4. 无线通信技术有哪些种类
1.蓝牙
蓝牙是一种无线通信模块。它是一种无线技术标准,可以实现固定终端设备、移动终端设备和个人局域网之间的短距离数据交换。它在频段使用2.4~2.485GHZUHF无线电波ISM。
蓝牙无线技术复杂度高,设备组网速度快,仅需10秒;集成度和可靠性高;传输速率一般为1Mbps;成本低,安装相对简单。这是一种近距离无线通信技术。
2.Wi-Fi
Wi-Fi无线技术已经遍布我们生活中的方方面面,这是我们每天接触到的最常见的无线通信技术,给我们的生活带来了极大的便利。它是基于IEEE802.11标准创建的无线局域网技术。该技术将所有有线网络信号转换成无线电波信号,其他终端设备通过无线通信模块连接到wifi,实现无线网络通信。
Wi-Fi技术覆盖范围一般在100米以内,技术较为复杂,传输速率可达54Mbps,工作频段2.4GHz,传输功率不足100mW,与蓝牙无线通信相比,数据安全性能相对较差。但是,WiFi的发明非常符合现代人和社会的需求,发展前景非常广阔。
3.ZigBee
ZigBee无线通信技术是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。它于2001年8月正式成立。成立之初,由于这个版本发布仓促,出现了一定的错误,此后进行了改进。
ZigBee无线通信技术类似于蓝牙无线通信技术。两者都是短距离无线通信技术,但蓝牙无线通信技术存在功耗高、复杂度高、通信距离短等缺点,应用范围有限,在家庭和个人范围内广泛应用。ZigBee技术是为了满足工业自动化的需要而发展起来的,具有布局简单、抗干扰、传输可靠、使用方便、成本低等特点。通信距离延长到10米。从开口距离到几百米,在室内场景中可以达到50米左右。
4.数传电台
数传电台是利用DSP数字信号处理技术和软件无线点技术实现的高性能专业数据电台。数字电台可以理解为一种通信介质。与光纤和微波一样,它也有一定的用途。数字电台的传输距离很远,适用于各种复杂的环境。传输速率为19.2Kbps,但终端设备价格较贵,使用成本较高,安装较为复杂。
无线通信模块的种类及区别
5. 无线WIFI模块主要使用在什么上面
Wi-Fi模块又名串口Wi-Fi模块,属于物联网传输层,功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块,内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。
传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网,是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分,属于重要的智能硬件组成部分。
中文名Wi-Fi模块外文名Wi-Fi mole产品性质Wi-Fi通信的传输转换产品网络协议IEEE802.11协议栈、TCP/IP协议栈主要功能实现串口、TTL到无线网络转换应用领域无线网络
Wi-Fi模块可分为三类:
1,通用Wi-Fi模块,比如手机、笔记本、平板电脑上的USB或者SDIO接口模块,Wi-Fi协议栈和驱动是在安卓、Windows、IOS的系统里跑的,是需要非常强大的CPU来完成应用;
2,路由器方案Wi-Fi模块,典型的是家用路由器,协议和驱动是借助拥有强大Flash和Ram资源的芯片加Linux操作系统;
3,嵌入式Wi-Fi模块,32位单片机,内置Wi-Fi驱动和协议,接口为一般的MCU接口如UART等。适合于各类智能家居或智能硬件单品。
很多厂家已经尝试将Wi-Fi模块加入电视、空调等设备中,以搭建无线家居智能系统。实现APP的操控以及和阿里云,京东云,网络云等互联网巨头云端的对接,让家电厂家快速方便实现自身产品的网络化智能化并和更多的其他电器实现互联互通