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    Zigbee技術

    Zigbee簡介

        Zigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息,也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領域,可以嵌入各種設備。簡而言之,ZigBee就是一種便宜的,低功耗的近距離無線組網通訊技術。

    ZigBee概述

        ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議。ZigBee協議從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網絡層(NWK)、應用層(APL)等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規定。

        ZigBee網絡主要特點是低功耗、低成本、低速率、支持大量節點、支持多種網絡拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全。ZigBee網絡中設備的可分為協調器(Coordinator)、匯聚節點(Router)、傳感器節點(EndDevice)等三種角色。

    Zigbee技術

    Zigbee特性

    ①低功耗。

        在低耗電待機模式下,2節5號干電池可支持1個節點工作6~24個月,甚至更長。這是ZigBee的突出優勢。相比較,藍牙能工作數周、WiFi可工作數小時。

    ②低成本。

        通過大幅簡化協議(不到藍牙的1/10),降低了對通信控制器的要求,按預測分析,以8051的8位微控制器測算,全功能的主節點需要32KB代碼,子功能節點少至4KB代碼,而且ZigBee免協議專利費。每塊芯片的價格大約為2美元。

    ③低速率。

        ZigBee工作在20~250kbps的速率,分別提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始數據吞吐率,滿足低速率傳輸數據的應用需求。

    ④近距離。

        傳輸范圍一般介于10~100m之間,在增加發射功率后,亦可增加到1~3km。這指的是相鄰節點間的距離。如果通過路由和節點間通信的接力,傳輸距離將可以更遠。

    ⑤短時延。

        ZigBee的響應速度較快,一般從睡眠轉入工作狀態只需15ms,節點連接進入網絡只需30ms,進一步節省了電能。相比較,藍牙需要3~10s、WiFi 需要3 s。

    ⑥高容量。

        ZigBee可采用星狀、片狀和網狀網絡結構,由一個主節點管理若干子節點,最多一個主節點可管理254個子節點;同時主節點還可由上一層網絡節點管理,最多可組成65000 個節點的大網。

    ⑦高安全。

        ZigBee提供了三級安全模式,包括無安全設定、使用訪問控制清單(Access Control List, ACL) 防止非法獲取數據以及采用高級加密標準(AES 128)的對稱密碼,以靈活確定其安全屬性。

    ⑧免執照頻段。

        使用工業科學醫療(ISM)頻段,915MHz(美國), 868MHz(歐洲), 2. 4GHz(全球)。

    Zigbee應用及前景

        隨著國內經濟的高速發展,城市的規模在不斷擴大,尤其是各種交通工具的增長更迅速,從而使城市交通需求與供給的矛盾日益突出,而單靠擴大道路交通基礎設施來緩解矛盾的做法已難以為繼。在這種情況下,智能公交系統(AdvancedPublicTransportationSystems,APTS)也就應運而生,并且成為國內研究的熱點。在智能公交系統所涉及的各種技術中,無線通信技術尤為引人注目。而ZigBee作為一種新興的短距離、低速率的無線通信技術,更是得到了越來越廣泛的關注和應用。市場上也出現了大量與ZigBee相關的各種產品,根據統計分析表明:zigbee雖然廣受推崇,但是在數據中,推出zigbee相關產品的中小型企業在2012年的發展并不可觀。

        ZigBee并不是用來與藍牙或者其他已經存在的標準競爭,它的目標定位于現存的系統還不能滿足其需求的特定的市場,它有著廣闊的應用前景。ZigBee聯盟預言在未來的四到五年,每個家庭將擁有50 個ZigBee器件,最后將達到每個家庭150個。其應用領域主要包括:

    ◆家庭和樓宇網絡:空調系統的溫度控制、照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計量控制、家用電器的遠程控制等。

    ◆工業控制:各種監控器、傳感器的自動化控制。

    ◆商業:智慧型標簽等。

    ◆公共場所:煙霧探測器等。

    ◆農業控制:收集各種土壤信息和氣候信息。

    ◆醫療:老人與行動不便者的緊急呼叫器和醫療傳感器等。


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