ZigBee

   



    Zigbee是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)名稱。這一名稱來源與蜜蜂的八字舞。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。
Zigbee自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
①低功耗。在低耗電待機(jī)模式下,2 節(jié)5 號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月,甚至更長。這是Zigbee的突出優(yōu)勢(shì)。相比較,藍(lán)牙能工作數(shù)周、WiFi可工作數(shù)小時(shí)。
②低成本。通過大幅簡化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10) ,降低了對(duì)通信控制器的要求,按預(yù)測(cè)分析,以8051的8位微控制器測(cè)算,全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼,子功能節(jié)點(diǎn)少至4KB代碼,而且Zigbee免協(xié)議專利費(fèi)。每塊芯片的價(jià)格大約為2 美元。
③ 低速率。Zigbee工作在20～250 kbps的較低速率,分別提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始數(shù)據(jù)吞吐率,滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。
④近距離。傳輸范圍一般介于10～100 m 之間,在增加RF 發(fā)射功率后,亦可增加到1～3 km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離。如果通過路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力,傳輸距離將可以更遠(yuǎn)。
⑤短時(shí)延。Zigbee 的響應(yīng)速度較快,一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15 ms ,節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30 ms ,進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較,藍(lán)牙需要3～10 s、WiFi 需要3 s。
⑥高容量。Zigbee 可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn),最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254 個(gè)子節(jié)點(diǎn);同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理,最多可組成65000 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。
⑦高安全。Zigbee 提供了三級(jí)安全模式,包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單(ACL) 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES 128) 的對(duì)稱密碼,以靈活確定其安全屬性。
⑧免執(zhí)照頻段。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療( ISM) 頻段,2. 4 GHz (全球) 、915 MHz(美國) 和868 MHz(歐洲) 。
Zigbee 的應(yīng)用前景
Zigbee 并不是用來與藍(lán)牙或者其他已經(jīng)存在的標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)，它的目標(biāo)定位于現(xiàn)存的系統(tǒng)還不能滿足其需求的特定的市場(chǎng)，它有著廣闊的應(yīng)用前景。Zigbee 聯(lián)盟預(yù)言在未來的四到五年，每個(gè)家庭將擁有50 個(gè)Zigbee 器件，最后將達(dá)到每個(gè)家庭150 個(gè)。據(jù)估計(jì)，到2007 年，Zigbee 市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到數(shù)億美元。其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：◆家庭和樓宇網(wǎng)絡(luò)：空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動(dòng)控制、窗簾的自動(dòng)控制、煤氣計(jì)量控制、家用電器的遠(yuǎn)程控制等；
◆工業(yè)控制：各種監(jiān)控器、傳感器的自動(dòng)化控制；
◆商業(yè)：智慧型標(biāo)簽等；
◆公共場(chǎng)所：煙霧探測(cè)器等；
◆農(nóng)業(yè)控制：收集各種土壤信息和氣候信息；
◆醫(yī)療：老人與行動(dòng)不便者的緊急呼叫器和醫(yī)療傳感器等。
補(bǔ)充一下!~
zigbee, 在中國被譯為"紫蜂",它于藍(lán)牙相類似.是一種新興的短距離無線技術(shù).
用于傳感控制應(yīng)用(sensor and control).
此想法在IEEE 802.15工作組中提出,于是成立了TG4工作組,并制定規(guī)范IEEE 802.15.4.
2002年,zigbee Alliance成立.
2004年,zigbee V1.0誕生.它是zigbee的第一個(gè)規(guī)范.但由于推出倉促,存在一些錯(cuò)誤.
2006年,推出zigbee 2006,比較完善.
2007年底,zigbee 2007 被推出,也出現(xiàn)了一些新特性.
zigbee的底層技術(shù)基于 IEEE 802.15.4.
物理層和MAC層直接引用了IEEE 802.15.4
zigbee 的三種頻帶:
1) 868MHZ     傳輸速率為20KB/S  適用于歐洲
2) 915MHZ     傳輸速率為40KB/S  適用于美國
3) 2.4GHZ      傳輸速率為250KB/S 全球通用
由于 此三個(gè)頻帶物理層并不相同,其各自信道帶寬也不同,分別為
0.6MHZ,2MHZ和5MHZ.分別有1個(gè)10個(gè)和16個(gè)信道.
不同頻帶的擴(kuò)頻和調(diào)制方式有區(qū)別.雖然都使用了直接擴(kuò)頻(DSSS)的方式,但從比特到碼片的變換方式有較大的差別.
調(diào)制方式都用了調(diào)相技術(shù),但868MHZ和915MHZ頻段采用的是BPSK
而2.4GHZ頻段采用的是OQPSK
在發(fā)射功率為0dBm的情況下,BLUETOOTH通常能用10M的作用范圍.
而基于IEEE 802.15.4的zigbee在室內(nèi)通常能達(dá)到30-50米作用距離,在室外如果障礙物少,甚至可以達(dá)到100米作用距離.
所以zigbee可歸為低速率的短距離無線通信技術(shù).
zigbee性能分析:
1.數(shù)據(jù)速率比較低      在2.4GHZ的頻段只有250KB/S,而且只是鏈路上的速率,除掉幀頭開銷,信道競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)答和重傳,真正能被應(yīng)用所利用的速率可能不足100KB/S,并且余下的速率可能要被鄰近多個(gè)節(jié)點(diǎn)和同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)應(yīng)用所瓜分.因此不適合做視頻之類事情.
適合的應(yīng)用領(lǐng)域--------傳感和控制
2.可靠性       在可靠性方面,zigbee有很多方面進(jìn)行保證.物理層采用了擴(kuò)頻技術(shù),能夠在一定程度上抵抗干擾
MAC曾,應(yīng)用層(APS部分)有應(yīng)答重傳功能.
MAC層的CSMA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)發(fā)送前先監(jiān)聽信道,可以起到避開干擾的作用.
當(dāng)zigbee網(wǎng)絡(luò)受到外界干擾,無法正常工作時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)的切換到另一個(gè)工作信道上.
3.時(shí)延     由于zigbee采用隨機(jī)接入MAC層,且不支持時(shí)分復(fù)用的信道接入方式,因此不能很好的支持一些實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù).
4.能耗特性     能耗特性是zigbee的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì).
通常zigbee節(jié)點(diǎn)所承載的應(yīng)用數(shù)據(jù)速率都比較低,在不需要通信是,節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入很低功耗的休眠狀態(tài),此時(shí)能耗可能只有正常工作狀態(tài)下的千分之一.由于一般情況下,休眠時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的大部分,有時(shí)正常工作的時(shí)間還不到百分之一,因此達(dá)到很高的節(jié)能效果.
5.組網(wǎng)和路由性------網(wǎng)絡(luò)層特性
zigbee大規(guī)模的組網(wǎng)能力--------每個(gè)網(wǎng)絡(luò)60000個(gè)節(jié)點(diǎn)
bluetooth-------每個(gè)網(wǎng)絡(luò)8個(gè)節(jié)點(diǎn).
因?yàn)閦igbee底層采用了直擴(kuò)技術(shù),如果采用非信標(biāo)模式,網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)展得很大,因?yàn)椴恍柰�步而且�?jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)和重新加入網(wǎng)絡(luò)的過程很快,一般可以做到1秒以內(nèi),甚至更快.
bluetooth通常需要3秒
在路由方面,zigbee支持可靠性很高的網(wǎng)狀網(wǎng)的路由,所以可以布置范圍很廣的網(wǎng)絡(luò),并支持多播和廣播特性,能夠給豐富的應(yīng)用帶來有力的支持.



   

• 通信詞典解釋