两种协议特性对比 - 干货！智能照明无线传输2种协议深度对比分析

　　3、协议特性比较

　　针对物联网设计的无线传输协议应主要关注互操作性、网络传输性能、有效载荷数据与帧长度比、安全性、可用性和成本等几个方面，下面从这几个层面针对Zigbee（主要指目前使用广泛的Zigbee协议，不包括2013年初发布的Zigbee-IP协议）与Jennet-IP的主要区别进行分析：

　　（1）互操作性

　　互操作性是选择一个无线传输协议时的主导因素。从技术角度分析，具有可互操作的装置之间应用程序不需要受到物理链路层数据包发送约束条件的限制。Zigbee协议在两个802.15.4节点之间定义底层链接，之后再定义上层应用，也就是说，Zigbee设备可以与跟它运用相同配置环境（参照蓝牙通信）的Zigbee设备进行互操作。而Jennet-IP协议基于6LoWPAN，支持通过一个简单的桥接设备实现与其他无线802.15.4设备以及其他任何IP网络链接设备进行互操作，但建立Zigbee与非Zigbee网络之间则需要一个更加复杂的过程。

　　综上所述，基于IP协议的Jennet-IP允许建立与其他IP网络链接的端到端传输，而Zigbee协议需要特殊定制的网关协议才能实现与非Zigbee协议之间的网络传输。

　　（2）网络传输性能

　　IEEE 802.15.4网络中的IPv6协议运行，主要需要解决两个问题：

　　一方面，802.15.4协议物理层帧长度能够支持最多127个字节，然而IPv6协议的报头长度就需要40个字节，另外再算上MAC层、安全、传输层等报头，剩下的留给应用层使用的报文长度将非常有限；

　　另一方面，在IPv6协议中，规定最小的MTU值是1280个字节，也就是说IP层只能将数据包分到最小1280个字节中。如果链路层所能支持的MTU小于1280个字节，那么，链路层就要自行完成报文分片以及重组。针对这一问题，6LowPan工作组增加了一个适配层的设计，完成将IPv6数据包适配到规定的物理层以及链路层的工作，同时能够完成报文分片以及重组，解决了以上问题。另外，在Jennet-IP协议中规定了如何对IPv6的报头进行无状态压缩，从而减小IPv6协议的载荷量。

　　而对于Zigbee协议，由于采用非IP传输，网络传输的定义则比较简单，不存在以上问题。

　　（3）有效载荷数据与帧长度比

　　比较802.15.4 Zigbee和Jennet-IP时必须熟悉数据包格式和系统开销，因为这直接关系到的网络缩放和有效载荷数据占数据帧的比例。虽然有多种其他的形式，但典型的配置如图1所示。

 

　　Fctrl：帧控制位字段

　　Dep：目的端点

　　Clst：群标识符

　　Prof：配置标识符

　　Sep：源端点

　　APS:APT计数器（防止重复序列）

　　可见，通过6LoWPAN的链接的IP路由不一定需要额外的6LoWPAN层标识信息，有效减少了数据包开销，并释放更多有效载荷数据空间。此外，一个典型全功能Zigbee协议栈内核有90Kb大小，而Jennet-IP仅需30Kb。

　　（4）安全性

　　Zigbee和Jennet-IP均内含AES128加密，这是IEEE802.15.4标准的一部分。

　　AES有三种秘钥长度，128位、192位、256位，与DES数据加密算法比较，具有安全性强、性能更优、效率高、更为易用和灵活等特点，相对而言，AES的128位秘钥比DES的56位秘钥要强1021倍，算法主要包括三个方面：轮变化、圈数和密钥扩展，IEEE802.15.4标准将AES128加密作为硬件加密标准算法。另一方面，Zigbee和Jennet-IP也支持登录申请验证，可依托网关设备完成验证、过滤、屏蔽等功能，区别在于Jennet-IP较Zigbee更容易完成对网关设备的配置和管理。

　　综上所述，基于IEEE802.15.4标准的无线传输协议本身拥有完善的硬件加密体系，结合协议自身协议的特点，还能够针对传输的其他环节添加安全措施。区别在于基于IP协议的无线协议在操作和使用上更为便捷。

　　（5）可用性和成本

　　目前芯片市场上大部分主流芯片厂商都发布有可集成Zigbee协议栈的产品，并提供基础组网协议和例程代码。但由于Zigbee协议的公开性以及其自身并非对整体协议进行强制性规范，致使各个厂商所使用的协议都有所差别，不同厂商设备之间的通信存在障碍，这在一定程度上也限制了协议的普遍推广和发展。

　　而Jennet-IP是由恩智浦半导体（NXP）主导的产品，对物理层和链路层协议进行标准化和模块化定义，可以保证网络层和应用层能够调用不同底层设备进行通信。同时，Jennet-IP特别致力于照明领域，所以在照明应用上较为领先。当然，如果在综合应用上说，其在推广方面目前略逊于Zigbee，目前还有诸如Archrock和Sensinode等几家公司产品支持6LoWPAN协议。

　　4、结论

　　综上所述，基于I P 协议的Jennet-IP更具吸引力，源于其与当前主流IP网络以及新一代互联网简便的互操作性能以及底层协议的标准化便于上层应用的开发，未来发展潜力巨大。然而当前Zigbee协议仍然占据着低功耗无限局域网的主导地位，并已经形成了很多工业化应用，但如果不解决网络互操作性和底层设备兼容性的问题，Zigbee协议在物联网标准化的过程中就无法立足。

　　从物联网低功耗传输协议发展来看， 虽然Zigbee协议发展较早，但由于其早期建立的目的是解决无线个域网络传输问题，致使其着眼点主要集中在低功耗无限局域网络的搭建，没有考虑到与其他网络的通信问题，使其协议架构并不十分符合当前物联网对传输协议的要求，无法兼顾网络间通信和底层设备的兼容性，而以Jennet-IP为代表兼容6LoWPAN的协议则不存在这些问题。另外，Zigbee联盟在2013年初基于其智能能源系统推出了兼容IP的Zigbee-IP协议，可见协议间的融合是低功耗无线局域网的整体发展趋势。

　　智能照明作为智慧工程一个重要组成部分也将以物联网技术为基础，而物联网的发展必定是以标准化为基础，以应用为核心，多系统间传输协议的统一对物联网整体推进有着重大意义。因此，越早对传输协议进行标准化，对智能照明和智慧工程的推广越有利，拥有从底层、传输协议到应用完整解决方案的智能照明服务提供商在未来照明市场将会具有极强的竞争力。