ZigBee技術(shù)
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至于可靠性，ZigBee有很多方面進(jìn)行保證，首先是物理層采用了擴(kuò)頻技術(shù)，能夠在一定程度上抵抗干擾，而MAC層和應(yīng)用層(APS部分)有應(yīng)答重傳功能，另外MAC層的CSMA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)發(fā)送之前先監(jiān)聽(tīng)信道，也可以起到避開(kāi)干擾的作用，網(wǎng)絡(luò)層采用了網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式(圖4)，從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)可以有多條路徑，路徑的冗余加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的健壯性，如果原先的路徑出現(xiàn)了問(wèn)題，比如受到干擾，或者其中一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，ZigBee可以進(jìn)行路由修復(fù)，另選一條合適的路徑來(lái)保持通信(圖5、圖6)。據(jù)了解，在最新的ZigBee2007協(xié)議棧規(guī)范當(dāng)中，將會(huì)引入一個(gè)新的特性――頻率捷變(frequencyagility)，這也是ZigBee加強(qiáng)其可靠性的一個(gè)重要特性。這個(gè)特性大致的意思是當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外界干擾，比如Wi-Fi的干擾，無(wú)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。
圖4ZigBee可靠的網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)方式
圖5ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外部干擾
圖6通過(guò)更換路徑避開(kāi)干擾
時(shí)延也是一個(gè)重要的考察因素。由于ZigBee采用隨機(jī)接入MAC層，并且不支持時(shí)分復(fù)用的信道接入方式，因此對(duì)于一些實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)并不能很好支持。而且由于發(fā)送沖突和多跳，使得時(shí)延變成一個(gè)不易確定的因素。
能耗特性是ZigBee的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通常情況下，ZigBee節(jié)點(diǎn)所承載的應(yīng)用數(shù)據(jù)速率都比較低，在不需要通信的時(shí)候，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)的千分之一。由于一般情況下休眠的時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的大部分，有時(shí)可能正常工作的時(shí)間還不到1%，因此達(dá)到很高的節(jié)能效果。在這種情況下，ZigBee的網(wǎng)絡(luò)有可能依靠普通的電池連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一兩年。當(dāng)然，ZigBee節(jié)點(diǎn)能夠方便的在休眠狀態(tài)和正常運(yùn)行狀態(tài)之間靈活的切換，和它底層的特性是分不開(kāi)的。ZigBee從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍狀態(tài)一般只需要十幾毫秒，而且由于使用直接擴(kuò)頻而不是跳頻技術(shù)，重新接入信道的時(shí)間也很快。
最后是組網(wǎng)和路由特性，它們屬于網(wǎng)絡(luò)層的特性，ZigBee在這方面做得相當(dāng)出色。首先是大規(guī)模的組網(wǎng)能力――ZigBee可以支持每個(gè)網(wǎng)絡(luò)多達(dá)六萬(wàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)，相比之下，Bluetooth只支持每個(gè)網(wǎng)絡(luò)8個(gè)節(jié)點(diǎn)。這是因?yàn)閆igBee的底層采用了直擴(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)椴恍枰?。而且?jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)和重新加入網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程也很快，一般可以做到一秒以內(nèi)甚至更快，而B(niǎo)luetooth通常需要3s時(shí)間。在路由方面，ZigBee支持可靠性很高的網(wǎng)狀網(wǎng)的路由，因此可以布設(shè)范圍很廣的網(wǎng)絡(luò)，并且支持多播和廣播的特性，能夠給豐富的應(yīng)用帶來(lái)有力的支撐。
ZigBee應(yīng)用淺談
上面介紹了ZigBee的一些技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也談到了不足之處，目前有些說(shuō)法把它跟其它他的無(wú)線技術(shù)，如Wi-Fi、Bluetooth、RFID、NFC等等進(jìn)行類(lèi)比，說(shuō)某種技術(shù)不如另一種，甚至說(shuō)某種技術(shù)要取代另一種，這樣的說(shuō)法是片面的。作為一種低速率的短距離無(wú)線通信技術(shù)，ZigBee有其自身的特點(diǎn)，因此應(yīng)該有為它量身定做的應(yīng)用，盡管在某些應(yīng)用方面可能和其他技術(shù)重疊。下面就來(lái)簡(jiǎn)單看看ZigBee可能的一些應(yīng)用，包括智能家庭、工業(yè)控制、自動(dòng)抄表、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和電信應(yīng)用。
智能家庭：家里可能都有很多電器和電子設(shè)備，如電燈、電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、電腦、空調(diào)等等，可能還有煙霧感應(yīng)、報(bào)警器和攝像頭等設(shè)備，以前我們最多可能就做到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制，但如果使用了ZigBee技術(shù)，可以把這些電子電器設(shè)備都聯(lián)系起來(lái)，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，甚至可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到Internet，這樣用戶就可以方便的在任何地方監(jiān)控自己家里的情況，并且省卻了在家里布線的煩惱。
工業(yè)控制：工廠環(huán)境當(dāng)中有大量的傳感器和控制器，可以利用ZigBee技術(shù)把它們連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，加強(qiáng)作業(yè)管理，降低成本。
自動(dòng)抄表：抄表可能是大家比較熟悉的事情，像煤氣表、電表、水表等等，每個(gè)月或每個(gè)季度可能都要統(tǒng)計(jì)一下讀數(shù)，報(bào)給煤氣、電力或者供水公司，然后根據(jù)讀數(shù)來(lái)收費(fèi)。現(xiàn)在在大多數(shù)地方還是使用人工的方式來(lái)進(jìn)行抄表，逐家逐戶的敲門(mén)，很不方便。而ZigBee可以用于這個(gè)領(lǐng)域，利用傳感器把表的讀數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)把讀數(shù)直接發(fā)送到提供煤氣或水電的公司。使用ZigBee進(jìn)行抄表還可以帶來(lái)其它好處，比如煤氣或水電公司可以直接把一些信息發(fā)送給用戶，或者和節(jié)能相結(jié)合，當(dāng)發(fā)現(xiàn)能源使用過(guò)快的時(shí)候可以自動(dòng)降低使用速度。
醫(yī)療監(jiān)護(hù)：電子醫(yī)療監(jiān)護(hù)是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在人體身上安裝很多傳感器，如測(cè)量脈搏、血壓，監(jiān)測(cè)健康狀況，還有在人體周?chē)h(huán)境放置一些監(jiān)視器和報(bào)警器，如在病房環(huán)境，這樣可以隨時(shí)對(duì)人的身體狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生問(wèn)題，可以及時(shí)做出反應(yīng)，比如通知醫(yī)院的值班人員。這些傳感器、監(jiān)視器和報(bào)警器，可以通過(guò)ZigBee技術(shù)組成一個(gè)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)，由于是無(wú)線技術(shù)，傳感器之間不需要有線連接，被監(jiān)護(hù)的人也可以比較自由的行動(dòng)，非常方便。
傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：傳感器網(wǎng)絡(luò)也是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)，像貨物跟蹤、建筑物監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)等方面都有很好的應(yīng)用前景。傳感器網(wǎng)絡(luò)要求節(jié)點(diǎn)低成本、低功耗，并且能夠自動(dòng)組網(wǎng)、易于維護(hù)、可靠性高。ZigBee在組網(wǎng)和低功耗方面的優(yōu)勢(shì)使得它成為傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一個(gè)很好的技術(shù)選擇。
電信應(yīng)用：在2006年初的時(shí)候，意大利電信就宣布她研發(fā)了一種集成了ZigBee技術(shù)的SIM卡，并命名為“ZSIM”[5]。其實(shí)這種SIM卡只是把ZigBee集成在電信終端上的一種手段。而ZigBee聯(lián)盟也在2007年4月發(fā)布新聞，說(shuō)聯(lián)盟的成員在開(kāi)發(fā)電信相關(guān)的應(yīng)用[6]。如果ZigBee技術(shù)真得可以在電信領(lǐng)域開(kāi)展起來(lái)，那么將來(lái)用戶就可以利用手機(jī)來(lái)進(jìn)行移動(dòng)支付，并且在熱點(diǎn)地區(qū)可以獲得一些感興趣的信息，如新聞、折扣信息，用戶也可以通過(guò)定位服務(wù)獲知自己的位置。雖然現(xiàn)在的GPS定位服務(wù)已經(jīng)做得很好，但卻很難支持室內(nèi)的定位，而ZigBee的定位功能正好彌補(bǔ)這一缺陷。
結(jié)語(yǔ)
ZigBee為我們描繪了一個(gè)美好的未來(lái)，或許這些場(chǎng)景里我們不會(huì)太遙遠(yuǎn)了，讓我們拭目以待，這只蜜蜂將會(huì)給我們的工作和生活帶來(lái)怎樣的變化。 本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/188836.htm
評(píng)論