ZigBee簡(jiǎn)介及特點(diǎn)分析

Zigbee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。它此前被稱作“HomeRF Lite”或“FireFly”無(wú)線技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線連接。它有自己的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很低的功耗，以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，因此它們的通信效率非常高。最后，這些數(shù)據(jù)就可以進(jìn)入計(jì)算機(jī)用于分析或者被另外一種無(wú)線技術(shù)如WiMax收集。

　　Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE802.15.4(如下圖1所示)，這是IEEE無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(Personal Area Network，PAN)工作組的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，被稱作IEEE802.15.4(Zigbee)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　Zigbee不僅只是802.15.4的名字。IEEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化(如下圖2所示)。完全協(xié)議用于一次可直接連接到一個(gè)設(shè)備的基本節(jié)點(diǎn)的4K字節(jié)或者作為Hub或路由器的協(xié)調(diào)器的32K字節(jié)。每個(gè)協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)255個(gè)節(jié)點(diǎn)，而幾個(gè)協(xié)調(diào)器則可形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒(méi)有限制。Zigbee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會(huì)意外泄漏其標(biāo)識(shí)，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離傳輸不會(huì)被其它節(jié)點(diǎn)獲得。

Zigbee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，英國(guó)Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國(guó)摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布，它們將加盟“Zigbee聯(lián)盟”，以研發(fā)名為“Zigbee”的下一代無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，這一事件成為該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的里程碑。

　　到目前為止，除了Invensys、三菱電子、摩托羅拉和飛利浦等國(guó)際知名的大公司外，該聯(lián)盟大約已有20多家成員企業(yè)，并在迅速發(fā)展壯大。其中涵蓋了半導(dǎo)體生產(chǎn)商、IP服務(wù)提供商、消費(fèi)類電子廠商及OEM商等，例如Honeywell、Eaton和Invensys Metering Systems等工業(yè)控制和家用自動(dòng)化公司，甚至還有像Mattel之類的玩具公司。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)Zigbee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.15.4工作組。

　　根據(jù)Zigbee聯(lián)盟目前的設(shè)想，Zigbee的目標(biāo)市場(chǎng)主要有PC外設(shè)(鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿)、消費(fèi)類電子設(shè)備(TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置)、家庭內(nèi)智能控制(照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等)、玩具(電子寵物)、醫(yī)護(hù)(監(jiān)視器和傳感器)、工控(監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)控制設(shè)備)等非常廣闊的領(lǐng)域。

　　政府的計(jì)劃給了Zigbee更多的空間，顯示了對(duì)其無(wú)比的信心。據(jù)報(bào)道，美國(guó)能源部已經(jīng)決定雇傭Honeywell International Inc.公司，希望通過(guò)使用Zigbee傳感器能夠在鋼鐵、鋁以及其他六個(gè)行業(yè)中將這些能源的成本降低15%。通過(guò)安裝在Alcoa，Dow Chemical，以及ExxonMobil等公司管道系統(tǒng)中傳感器，實(shí)時(shí)追蹤監(jiān)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的氣體使用情況。

　　Zigbee技術(shù)的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)部分:

　　數(shù)據(jù)傳輸速率低:只有10k字節(jié)/秒到250k字節(jié)/秒，專注于低傳輸應(yīng)用;

　　功耗低:在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月到2年，免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。這也是Zigbee的支持者所一直引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì);

　　成本低:因?yàn)閆igbee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本。且Zigbee協(xié)議免收專利費(fèi)。

　　時(shí)延短:通常時(shí)延都在15毫秒至30毫秒之間;

　　安全:Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128，同時(shí)可以靈活確定其安全屬性;
　　網(wǎng)絡(luò)容量大:每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備，也就是說(shuō)，每個(gè)Zigbee設(shè)備可以與另外254臺(tái)設(shè)備相連接;

　　優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰?ZigBee具有星、樹和叢網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力。ZigBee設(shè)備實(shí)際上具有無(wú)線網(wǎng)路自愈能力,能簡(jiǎn)單地覆蓋廣闊圍;

　　有效范圍小:有效覆蓋范圍10～75米之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境;

　　工作頻段靈活:使用的頻段分別為2.4GHz(全球)、868MHz(歐洲)及915MHz(美國(guó))，均為免執(zhí)照頻段。

　　更重要的是，預(yù)測(cè)未來(lái)6到7年內(nèi)，家庭用戶將占有Zigbee2/3的市場(chǎng)。在可以預(yù)期的將來(lái)，Zigbee無(wú)線傳感將切實(shí)改變你我的生活。