ZigBee 是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术;
ZigBee 采取了 IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点 :省电、简单、成本又低的规格;ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层
ZigBee 的主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合
ZigBee 无线 可使用的频段有 3 个,分别是 2.4GHz 的 ISM 频段、欧洲的 868MHz 频段、以及美国的 915MHz 频段,而不同频段可使用的信道分别是 16 、 1 、 10 个,在中国采用2.4G频段,是免申请和免使用费的频率。

ZIGBEE适合传输数据类型

周期性数据: 传感器数据、水电气表数据、仪器仪表数据
间段性数据: 工业控制命令、远程网络控制、家用电器控制
反复性低反应时间数据:如鼠标键盘数据、 操作杆的数据

适合ZIGBEE技术的应用场合

设备成本低、传输的数据量小
设备体积小,不便放置较大的充电电池或者电源模块
没有充足的电源支持,只能使用一次性电池
需要较大范围的通信覆盖,网络中的设备非常多,但仅仅用于监测或控制 

 

 

与蓝牙的历史

对工业,家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,而工业自动化,对无线数据通信的需求越来越强烈,而且,对于工业现场,这种无线数据传输必须是高可靠的,并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年正式问世。另外,Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。

长期以来,低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。自从Bluetooth出现以后,曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已,但是Bluetooth的售价一直居高不下,严重影响了这些厂商的使用意愿。如今,这些业者都参加了IEEE802.15.4小组,负责制定ZigBee的物理层和媒体介入控制层。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术,用于个人区域网和对等网络。它是ZigBee应用屋和网络层协议的基础。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。

但ZigBee具备其他无线规格没有的特点,配备了能够通过通信节点间无线接力传输数据的“多次反射”功能等。ZigBee规格于2003~2004年确定。由于能够应用于传感器网络,所以ZigBee面世伊始就成为了

关注的焦点。

美国德州器件(TI)软件节能无线技术主管、ZigBee联盟(ZigBeeAlliance)架构工作组主席DonSturek就ZigBee今后的展望及其与蓝牙的关系接受了记者采访。(记者:野泽哲生)

——ZigBee规格问世已经过去3年多了,但直到现在也没有产品出现市场。这是什么原因造成的?

Sturek:并不是特别迟。蓝牙规格开始制定是在1998年,3年后才开始有产品问世。ZigBee不同于蓝牙,需要利用网络,因此让人们明白它的优势需要一定的步骤和时间。具体的步骤是先让厂商和用户积累试用小规模网络的经验,然后再逐渐扩大规模。

在美国,ZigBee已开始在大厦管理、家庭自动化、玩具、自动抄表(Automatic Meter Reading)、军事等多个领域投入使用。在车载用途方面还可以用于轮胎压力检测。未来,ZigBee的规格将逐渐分化,分别对应大厦管理等使用的大规模系统,以及较为简单家用系统。

——ZigBee今后很可能与蓝牙ULP展开竞争。

Sturek:不一定。蓝牙ULP是局限于master/slave这种主机与子机关系的技术,无法像ZigBee那样利用网状网络进行多次反射。从用途上来说,蓝牙ULP即使能够在手机中配备,但也不可能应用于ZigBee瞄准的大厦管理、家庭自动化。TI目前着手开发蓝牙和ZigBee两种技术,就是认为两种技术在用途上能够起到互补作用。(在双方用途部分重合的)手机等领域说不定会采用蓝牙和ZigBee双芯片。

——大厦和家庭目前开始利用2.4GHz频带的无线LAN。电波干扰会造成问题吗?

Sturek:目前最新的ZigBee规格是2006年制定的,现在正在制定的“ZigBeePro”将在2006年规格中增加“frequency agility”功能。利用该功能,能够在数据传输的误码率超过2成时,自动切换至空闲的通信通道。而且,与其他无线规格相比,ZigBee的负荷比本来就小.

应用领域:不断丰富

Zigbee技术主要应用在短距离无线网络通信方面。不远的将来,在很多领域里都可以看到Zigbee的身影。

智能家庭:尽管智能家庭的概念已经提出很多年了,但是由于相应的通信技术及应用方面的发展速度缓慢,智能家庭一直没有走向实用化。随着Zigbee技术的出现,智能家庭可能在未来的2到3年内走入人们的生活中。

通过Zigbee网络,我们可以远程控制家里的电器、门窗等。下班前可以在路上就打开家里的空调;下雨的时候可以远程关闭门窗;家中有非法入侵时可以及时得到通知;方便地采集水电煤气的使用量;通过一个Zigbee遥控器,控制所有的家电设备……

智能建筑:通过建立完备的Zigbee网络,智能建筑可以感知随处可能发生的火灾隐患,及早提供相关信息;根据人员分布情况自动控制中央空调,实现能源的节约;及时掌握酒店客房内客人的出入信息,以便在突发事件时及时准确地发出通知。在机场,持有Zigbee终端的乘客们可以随时得到导航信息,比如登机口的位置、航班的变动,甚至附近有什么商店等等。

工业自动化领域:在工业自动化领域,人们可以通过Zigbee网络实现厂房内不同区域温湿度的监控;及时得到机器运转状况的信息;结合RF标签,可以方便地统计库存量……

医疗领域:在医院,Zigbee网络可以帮助医生及时准确地收集急诊病人的信息和检查结果,快速准确地作出诊断。戴有Zigbee终端的患者可以得到全天候体温、脉搏监控;配有Zigbee终端的担架可以遥控电梯门的开关……在医院,时间就是生命,Zigbee网络可以帮助医生和患者争取每一秒的时间。

未来的发展方向

从成立之初到现在,Zigbee联盟已经从最初的13家公司发展到有全球100多家知名厂商加盟的商业团体。在众多厂商的追捧之下,Zigbee技术呈现出蓬勃的发展态势。未来的Zigbee,将向着以下方面发展:

更廉价、更省电。根据最新的信息,一节电池工作3年的Zigbee产品已经面世。在日本的神户机场,所有Zigbee节点仅仅依靠一小块太阳能电池板供电。而随着应用的不断增加,更大的产量必然形成更低廉的价格。

IPv6和Zigbee的结合。IPv6拥有巨大的地址空间,可以为每一个Zigbee节点分配一个全球唯一的网络地址,同时提供安全的通信保障和优良的QoS保证。IPv6和Zigbee的结合是一个必然趋势。

可以预见,在未来的几年之内,Zigbee产品将以各种各样的方式走向我们,成为我们工作生活中不可或缺的一部分。

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