主頁（http://www.130131.com）：短程無線自組網協議棧之：意義和價值是什么？

近幾年隨著智能手機和智能硬件的快速發展，人們已經意識到未來的設備除了電源之外，整個通訊和鏈接將會是無線化的，這些設備的形狀不一樣，功能不一樣，電源供電方式不一樣，接收或者控制的對象也不一樣，傳輸的內容更是千差萬別。

這些大量的設備肯定需要一個強有力的協議棧將他們有序的組織起來，讓數據已以最優的路徑，最低的功耗，正確可靠地傳輸到指定的目標接收節點上，而且彼此不會相互產生干擾。

目前該領域最有名的協議棧就是ZigBee技術，其最開始的應用場景就是定位于智能家居領域，該技術已經出現了10多年了，從目前的發展水平來看，該技術無論是商業運作上還是在技術實現上是不太成功的，這種不成功是有深刻的技術因素的，具體體現在下面的幾個方面：

一、ZigBee通常的工作頻帶在2.4GHz，用在國外的木頭結構的別墅中沒有問題，但是在中國的鋼筋水泥建筑物環境中，通訊效果并不好，嚴重影響了用戶體驗。

二、ZigBee由一個委員會制定標準并進行推廣，這個委員會是由TI，NXP，Freescale，ATMEL, STMicro等公司背后做支持，這些公司的目標是銷售芯片，他們確定了整個協議棧的大的框架，針對的目標市場非常的寬泛但是并沒有精確到產品的層面，用戶使用的時候還是需要進行一些深度的優化的，這就要求對協議棧進行優化的人員需要比較深的了解協議棧的內部運作原理，甚至對于某些特性做出修改。

但是ZigBee委員會為了確保兼容性，不僅設立了一個兼容性認證的機構，而且通過TI等芯片廠商發布的ZigBee技術實現是以二進制的lib文件提供的，不僅將協議棧限定在特定廠家的特定射頻芯片和特定處理器平臺上，也就是說深入了解實現機制和二次改造的通道被堵死了。

三、ZigBee技術缺少在安裝，調試，擴容，診斷，維護等方面的一些系統層面的特診，導致不好用，用戶也不敢大規模使用，該技術僅僅強調自愈，但是沒有告訴用戶那里運行出了問題，這樣就導致安裝期間和產品使用一段時間之后出現了問題，都沒法辦法給使用者一個明確的指示，這就好像將一部蘋果手機iPhone的信號強度指示符拿掉了一樣，這樣用戶完全不知道現在網絡處于什么狀態。

四、ZigBee僅僅定義為傳感器網絡，所以沒有實現獨立的傳輸層，ZigBee假定用戶傳輸的都是小型的報文。考慮到有線網絡的丟包率為10^-9次方至10^-12次方，而無線網絡的丟包率在10^-3次方左右，所以在多跳的ZigBee網絡中丟包率上升很快。

事實上很多用戶都反映ZigBee網絡的多跳并不穩定，使用起來體驗并不好。

五、其他的問題比如信道數量少，WiFi，藍牙，微波爐干擾等等其他問題都嚴重制約了ZigBee技術的使用體驗。

從十多年前ZigBee技術剛剛興起的時候來看，這個技術還算是比較超前了，但是隨著近些年來智能手機，WI-FI，藍牙等技術的飛速發展和帶動效應，ZigBee技術已經顯得有些老套了，各行各業經出現了很多競爭性的組網技術。

人們對于短程無線通訊技術的預期已經超出了簡單的傳感網技術，具體體現在下述幾個方面：

傳輸特性：傳輸型網絡和傳感型網絡

網絡供電：常電，半電池供電，全電池供電，電池供電 + WOR(電磁波喚醒)

網絡分布：靜態網絡，準靜態網絡，動態網絡

仔細分析不難發現，物聯網所需要的主要硬件平臺，比如低功耗處理器技術，射頻芯片技術，功放技術，低噪聲放大器技術，濾波器技術，射頻開關技術等等都是現成的，而且充分競爭，物美價廉，真正缺少的是一個強有力的協議棧技術，這個協議棧應該可以運行于各種形態的硬件平臺之上，從10幾塊錢的小模塊，幾十塊錢的一體機，幾百塊的通訊設備，到幾千甚至上萬塊的特種電臺。

這些設備從外觀和長相上看，基本上沒有什么相似之處，但是他們都有一個共同點，那就是無線自組網通訊。

事實上比較理想的自組網技術實現還應該具有下述特征：

獨立于任意的處理器，可以運行于8051(8位)，ARM(32位)，MSP430(16位)等主流單片機平臺

獨立于任意的射頻芯片，可以運行于TI，Silabs，NXP，Freescale，ATMEL，Nordic，AMICCOM，SEMTECH等主流的射頻芯片廠家。

免操作系統，將處理器的全部運算能力釋放給SDK形式的用戶，無操作系統開銷外設虛擬化，實現串口，USB等標準通訊外設的硬件獨立性。

綜上所述，開發一款適合當前產業環境的短程無線自組網協議棧是完全有必要的。