徹底讀懂物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之--ZigBee

1、一文徹底讀懂物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之-ZigBee!智能制造IM 5天前下文采用問答形式 向你詳細地介紹了方方面面，不夸口的說，你所需要知道的關(guān)于ZigBee 的 一切，在這里基本可以了解到！點評：這篇文章可以真正讓人明白通訊協(xié)議的含義。文/電子發(fā)燒友在智能硬件和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，時下大名鼎鼎的乙gBee 可謂是無人不知，無人不曉。作為 除了 WiFi、藍牙之外，ZigBee 是目前最重要的無線通信協(xié)議之一，主要應用于物聯(lián)網(wǎng)和智 能硬件等領(lǐng)域。關(guān)于乙gBee ，下文采用問答形式向你詳細地介紹了方方面面，不夸口的說， 你所需要知道的關(guān)于Zi gBee 的一切，在這里基本可以了解到！Chapterl起源歷史篇1

2、ZigBee 起源什么技術(shù)？在藍牙技術(shù)的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)藍牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點，但仍存在許多缺陷。對 工業(yè)，家庭自動化控制和工業(yè)遙測遙控領(lǐng)域而言，藍牙技術(shù)顯得太復雜，功耗大，距離近， 組網(wǎng)規(guī)模太小等，而工業(yè)自動化，對無線數(shù)據(jù)通信的需求越來越強烈，而且，對于工業(yè)現(xiàn)場， 這種無線數(shù)據(jù)傳輸必需是高可靠的，并能抵抗工業(yè)現(xiàn) 場的各種電磁干擾。因此，經(jīng)過人們 長期努力，乙gBee 協(xié)議在2003年中正式問世了。另外，乙gBee 使用了在它之前所研究過 的面向家庭網(wǎng)絡的通信協(xié)議Home RF Lite 。2什么是乙gBee ？首先 乙gBee 的Mac 層、PHY層是IEEE802.15.4 協(xié)議的。根

3、據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是 一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合于自 動 控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。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和遠近信息 的，也就是所蜜蜂依靠著這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信“網(wǎng)絡”，因此Zi gBee的發(fā)明者 們形象地利用蜜蜂的這種行為來形象地描述這種無線信息傳輸技術(shù)。3ZigBee 技術(shù)有哪些特點？ZigBee的特點主要有以下幾個方面：（1 ）低功耗：在低耗電待機模式下，2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點工作6-24個月， 甚至更長。這是乙g

4、Bee 的突出優(yōu)勢。相比之下藍牙可以工作數(shù)周、WiFi可以工作數(shù)小時；（2 ）低成本：通過大幅簡化協(xié)議是成本很低（不足藍牙的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(jié)點需要32KB代碼， 子功能節(jié)點少至4KB代碼，而且乙gBee 的協(xié)議專利免費；（3 ）低速率：乙gBee 工作在250kbps 的通訊速率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應用需求;（4）近距離：傳輸范圍一般介于10100m 之間，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加 到1-3km。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠；（5）短時延：乙gBee 的響應速

5、度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms ,節(jié)點連 接進入網(wǎng)絡只需30ms ,進一步節(jié)省了電能。相比較，藍牙需要3-10s、WiFi需要3s ;（6 ）高容量：乙gBee 可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié) 點，最多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點；同時主節(jié)點還可由上一層網(wǎng)絡節(jié)點管理，最多 可組成65000 個節(jié)點的大網(wǎng)；（7 ）高安全：乙gBee 提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用接入控制清單（ACL ） 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標準（AES128 ）的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性；（8 ）免執(zhí)照頻段：使用工業(yè)科學醫(yī)療（ISM ）頻段，915MHz （美

6、國），868MHz （歐 洲），2.4GHz （全球）。由于此三個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，10個和16個信道。這三個頻帶的擴頻和調(diào)制方式亦有區(qū)別。擴 頻都使用直接序列擴頻（DSSS ）,但從比特到碼片的變換差別較大。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OdBm 的情況下，藍牙通常能有10米的作用范圍。而乙gBee 在室內(nèi)通 常能達到30-50 米的作用距離，在室外空曠地帶甚至可以達到400米（TI CC2530 不加功

7、率放大）。所以，Zi gBee 可歸為低速率的短距離無線通信技術(shù)4為什么說Zi gBee 是順應工業(yè)自動化對可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸日益增長的需求而產(chǎn)生 的？乙gBee技術(shù)本身，就是因為蘭牙技術(shù)不能滿足工業(yè)自動化中，對低數(shù)據(jù)量，低成本，低功耗，高可靠性的無線數(shù)據(jù)通信的需求而產(chǎn)生的。因為，對于工業(yè)現(xiàn)場，這種無線數(shù) 據(jù) 俞必需是高可靠的，并能抵抗工業(yè)現(xiàn)場的各種電磁干擾。乙gBee技術(shù)中，使用網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，自動路由，動態(tài)組網(wǎng)，直序擴頻的方式。就是為了滿足工 業(yè)自動化控制現(xiàn)場的這 種需要。Chapter2通信技術(shù)篇IZigBee 使用那種協(xié)議？IEEE802.15.4 協(xié)議，這是一種低傳送速率的無限PAN

8、 的協(xié)議。在標準化方面， IEEE802.15.4 工作組主要負責制定物理層和MAC層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有 的標準，高層應用、測試和市場推廣等方面的工作將由乙gBee 聯(lián)盟負責。2為什么乙gBee 無線通信使用2.4G 頻段是免費頻段？在我國和世界上大多數(shù)其他國家，一般使用無線電設備都是要付頻率使用費的，包括手 機通信，只不過移動運營商已經(jīng)向國家支付了這筆費用，并通過號碼占用費等方式向用戶收 取了這筆費用。在使用其它無線設備時，你首先要向國家相關(guān)部門申請頻率使用許可，然后 根據(jù)你的無線設備所使用的頻率，功率大小和數(shù)量收取費用。 這是一筆不小的費用，一般 設備一年往往要交納幾千元的

9、費用。而免費頻段，是指各個國家根據(jù)各自的實際情況，并考 慮盡可能與世界其他國家規(guī)定的一致性，而劃 分出來的一個頻段，專門用于工業(yè)，醫(yī)療以 及科學研究使用（ISM頻段），不需申請而可以免費使用的頻段。我們國家的2.4G頻段， 就是這樣一個頻段。然而，為了保證大家都可以合理使用，國家對該頻段內(nèi)的無線收發(fā)設備， 在不同環(huán)境下的使用功率做了相應的限制。例如在城市環(huán)境下，發(fā)射功率不能超過100mW 。3ZigBee 僅適合近距離通信嗎？乙gBee 局域網(wǎng)絡不僅可以通過提高每個節(jié)點模塊的發(fā)射功率和接收靈敏度以及增加節(jié) 點數(shù)量來擴展網(wǎng)絡，而且還可以通過傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)去監(jiān)控路途遙遠的乙gBee 控制網(wǎng)絡。但 是

10、，在進行擴張要注意的是：（1）隨著發(fā)射功率的增加，耗電量自然要增大，只要求耗電也大，便會失去ZigBee 本身電能消耗很低的優(yōu)勢；（2）盡管2.4Ghz 是免費頻段，但是不能超過電波法中對于最大功率的限制。4ZigBee 采用直序擴頻的通信方式有什么好處？同樣的頻段，采用不同的通信方式則結(jié)果也許會有很大的差別，例如ASK，F(xiàn)SK，F(xiàn)HSS， DSSS等的抗干擾能力，通信安全保密性，可靠性都各不相同。ZigBee 系統(tǒng)和CDMA 系 統(tǒng)一樣，都采用的是直序擴頻技術(shù)（DSSS），它是一種抗干擾能力極強，保密性和可靠性 都很高的通信方式。如果你使用過這兩種技術(shù)的通信產(chǎn)品，你會發(fā)現(xiàn)兩者在可靠性上不同凡

11、 響。由于擴頻技術(shù)在正常通信時所要求的信噪比可以很低，也就是說，在干擾很強的環(huán)境下， 它仍然能夠正常工作。根據(jù)計算和實驗，這相當于接收靈敏度提高了 7dBm。它也不容易干 擾別人。換句話說，它可以使用較低的功率傳輸更遠的距離。下面引用擴頻技術(shù)優(yōu)越性有關(guān) 的一些資料供參考：CDMA 是繼世界上推出數(shù)字通信技術(shù)之后，1995年又推出的一種新型數(shù)字蜂窩技術(shù)， 它利用數(shù)字傳輸方法，采用擴頻通信技術(shù)，大幅度地提高了頻率利用率，具有容量 大、覆 蓋范圍廣、手機功耗小、話音質(zhì)量高的突出優(yōu)點，將移動通信技術(shù)推向發(fā)展新階段。CDMA （碼分多址連接）蜂窩系統(tǒng)與FDMA （頻分多址連接）和TDMA （時分多址連接

12、）系統(tǒng)相 比，CDMA系統(tǒng)具有以下突出優(yōu)點：（1 ）抗干擾性能好由于CDMA 經(jīng)過擴頻處理，故抗干擾性能好，可和同頻帶的窄帶共 存，而不影響其正常工作。（2）抗多徑衰落能力強多徑衰落是影響移動通信質(zhì)量的一個突出問題，通常必須采取 空間分集、自適應均衡等技術(shù)加以克服，還有較大衰落余量。CDMA系統(tǒng)可以利用多徑信 號提供路徑分集，這樣不但緩和瑞利衰落，而且還緩和了因物理遮擋所造成的慢衰落，從而 大大提 Qualcomm.html target= ' _blank 高通信質(zhì)量。（3）系統(tǒng)容量增大對于FDMA 與TDMA ，若小區(qū)的頻點或時隙一分配完，則小區(qū)就 不能接收新的呼叫，容量有硬性限制

13、。而CDMA 是干擾受限系統(tǒng)，在指定的干擾電平下， 即使用戶數(shù)已達到限定數(shù)目時，也還允許增加個別用戶，其缺點是造成話音質(zhì)量下降。業(yè) 務提供者可在容量與話音質(zhì)量之間進行平衡。CDMA 精確的功率控制和軟切換技術(shù)大大降 低了干擾信號的強度和所需的信噪比 要求，而且有效地采用諸如話音激活或可變速率話音 編碼、分集接收、功率控制。據(jù)介紹，CDMA 信噪比是DAMPS、TDMA 的3.7倍，是TACS 的11.2 倍，是 AMPS 的13.6 倍，是FM/FDMA 方式的20倍。（4 ）通信質(zhì)量好CDMA 系統(tǒng)采用直接序列擴頻技 術(shù)，綜合應用時間分集、頻率分集、 空間分集、路徑分集等多種分集技術(shù)克服多徑

14、效應，可以獲得很強的抗干擾能力，加上它在 越區(qū)切換時采用先建立后中斷的軟切 換技術(shù)，保證了 CDMA 的通信質(zhì)量，特別在越區(qū)切換 時無乒乓效應。本系統(tǒng)屬寬帶低噪比，波形允許采用高冗余度糾錯編碼和高效數(shù)字調(diào)制技術(shù) 來確保高質(zhì)量話音和數(shù)據(jù)傳輸。（5 ）頻率利用率高CDMA 系統(tǒng)的同一頻率，可以在所有小區(qū)內(nèi)重復使用，其頻率復用 率為2/3 （ FDMA 和TDMA 的頻率復用率為1/7 ），不 需要FDMA 和TDMA 那樣進行頻率 配置，大大簡化了小區(qū)分裂和微蜂窩引入。（6 ）多址能力強CDMA 系統(tǒng)多址能力決定擴頻編碼間的多址干擾大小，它與使用的擴 頻編碼方案有關(guān)，與同時發(fā)送信號的用戶間的多址干

15、擾（即擴頻編碼的相關(guān)特性） 有關(guān)， 與允許的接收質(zhì)量有關(guān)（輸出信噪比），因此同時工作用戶間的多址干擾越低，能允許的接 收質(zhì)量越低，CDMA 技術(shù)的多址能力就越強。（7 ）高度可靠的保密安全性CDMA移動通信系統(tǒng)是一個保密通信系統(tǒng)，若再加一定的 加密算法技術(shù)，能大大提高通信保密性能，這是FDMA、TDMA 系統(tǒng)所無法比 擬的。分析 其采用的擴頻系統(tǒng)，要想截獲別人的通信內(nèi)容幾乎是不可能的，如只要機內(nèi)鋰電池不放完電， 它以512KHZ 的時鐘頻率加以改變其序列的即時狀態(tài)， 即使是連續(xù)工作，它的擴頻地址序 列周期也長達7年。它還可以方便地在CDMA 系統(tǒng)設置和改變主密鑰、副密鑰、擴頻碼表、 標準加密算

16、法等，使通信的保密性更為可靠。（8 ）手機功耗小CDMA 采用功率控制后，僅在衰落期間調(diào)高發(fā)射功率電平，從而使平 均發(fā)射功率減小，F(xiàn)DMA 的最小功率為5mW、平均發(fā)射功率為794 mW、峰值功率為3W， 而CDMA 的最小功率為2.3mW、平均發(fā)射功率為5 mW、 峰值功率為100mW 。由此可 見CDMA 的平均發(fā)射功率和最大發(fā)射功率比FDMA 低，從而使系統(tǒng)容量增加，減少了小區(qū) 數(shù)和降低設備成本。5ZigBee 與現(xiàn)有數(shù)傳電臺的比較有哪些特點？其優(yōu)點如下：（1）可靠性高：由于乙gBee模塊的集成度遠比一般數(shù)傳電臺高，分離元器件少，因 而可靠性更高；（2）使用方便安全：因為集成度高，比起一

17、般數(shù)傳電臺來，乙gBee 收法模塊體積可 以做得很小，而且功耗低，最大發(fā)射電流比一個CDMA 手機還要小許多，因而很容易集成 或直接安放在到設備之中，不僅使用方便，而且在戶外攜帶使用時不容易受到損壞；（3）抗干擾力強，保密性好，誤碼率低：ZigBee 收發(fā)模塊使用的是2.4G 直序擴頻 技術(shù)，比起一般FSK，ASK和跳頻的數(shù)傳電臺來，具有更好的抗干擾能力，和更遠的傳輸距 離；（4）免費頻段：乙gBee 使用的是免費頻段，而許多數(shù)傳電臺所使用的頻段不僅需要 申請，而且每年都需要向國家無委會交納相當?shù)念l率使用費；（5） 價格低：乙gBee 數(shù)傳模塊的價格只有具有類似功能的數(shù)傳電臺的幾分之一。6為什

18、么ZIGBEE 的抗干擾性能高于Wi-Fi和藍牙技術(shù)？摩爾實驗室（MORLAB ）經(jīng)過近段時間對乙gBee 技術(shù)的研究及相關(guān)測試實踐總結(jié)出如 下幾點，這也是乙gBee 產(chǎn)品抗干擾能力強的主要原因。乙gBee 抗干擾特性主要是抗同頻干擾，即來自共用相同頻段的其他技術(shù)的干擾。主要 特性如下：1、 空閑信道評估（Clear Channel Assessment， CCA）:判斷信道是否空閑。IEEE 802.15.4 物理層在碰撞避免機制中提供CCA的能力，即如果 信道被其他設備占用，則允許傳輸退出而不必考慮采用該信道的通信協(xié)議。現(xiàn)主要有3種空閑信道評估模式：（1）判斷信道的信號能量，若信號能量低于

19、某一個門限量，則認為信道空閑；（2）判斷無線信道的特征，這特征主要包括兩方面，即擴頻信號和載波頻率；（3）綜合前兩種模式，同時檢測信號強度和信號特征，給出信道空閑判斷。2、動態(tài)信道選擇：乙gBee 個人區(qū)域網(wǎng)（PAN ）中的協(xié)調(diào)器（網(wǎng)絡的中心節(jié)點，負責網(wǎng)絡的組織和維護）。 首先要掃描所有的信道，然后確認并加入一個合適的PAN （不需要創(chuàng)建一個新的PAN）， 減少同頻段PAN的數(shù)量，降低潛在的干擾。如果干擾源出現(xiàn)在重疊的信道上，協(xié)調(diào)器上層 的軟件要應用信道算法選擇一個新的信道。3、信道算法：在網(wǎng)絡初始化或者響應中斷時，Zi gBee 設備都會先掃描一系列被列入信道表參數(shù)中的 信道，以便進行動態(tài)信

20、道選擇，按照上述空閑信道來設置信道表參數(shù)，以便加強網(wǎng)絡的共存 性能。在嚴重干擾期間，乙gBee不改變信道，而是依靠其低占空比、免沖突算法（每個設備在發(fā)送數(shù)據(jù)之前偵聽信道）來減小由于傳輸沖突所造成的數(shù)據(jù)丟失。4、直序擴頻技術(shù)（DSSS） 和頻率快變FA :直接序列擴頻技術(shù)具有一定的抗干擾效果（如下圖所示），在其他條件相同情況下傳輸 距離要大于跳頻技術(shù)（發(fā)射功率為OdBm 的情況下，Bluetooth 有10m 作用范圍，而ZigBee 在室內(nèi)能達到30 50m 作用范圍）。所 謂頻率快變是改變頻率、以避開一個已知干擾源 或信號源的影響。由上圖可見，ZigBee 的誤碼率在信噪比為4dB的情況下可

21、達10-9，要達到同樣誤碼率，Wi-Fi要達10dB，藍牙高達16dB， ZIGBEE的抗干擾性能明顯高于 Wi-Fi和藍牙技 術(shù)。5、應答重傳和幀緩存：乙gBee 的MAC層和應用層（APS部分）具有自動請求重傳ARQ和幀緩存功能。當傳 送數(shù)據(jù)幀給設備時，如果接收設備處于忙或者休眠狀態(tài)而不能接收該幀，那么網(wǎng)絡的主協(xié)調(diào) 設備就暫時緩存該幀，直到接收端接收該幀。雖然調(diào)制方式很簡單，但乙gBee 在2.4GHz ISM頻段表現(xiàn)出了很好的抗干擾性能，非 常適合于低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽脠龊?。目前乙Bee產(chǎn)品在CE認證中主要采用的測試標 準為EN300328、而在FCC中則主要采用Part 15C 的

22、 測試。Chapter3網(wǎng)絡技術(shù)篇1ZigBee 是具有怎樣的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡？簡單的說，Zi gBee 是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡，類似于CDMA 和GSM網(wǎng)絡，ZigBee 數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡基站。通訊距離從標準的75米到幾百米、幾公里，并且支持無線 擴展。乙gBee 是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺，十分類 似現(xiàn)有的移動通信CDMA 網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個 乙gBee 網(wǎng)絡數(shù)傳模塊類似 移動網(wǎng)絡的一 個基站，在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，它們之間可以進行相互通信；每個網(wǎng)絡節(jié)點間的距離可以從標 準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里。與移動通信的CDMA 網(wǎng)或GSM

23、網(wǎng)不同的是，ZigBee 網(wǎng)絡主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控 制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而，它必須具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點。而移動 通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立，每個基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個 乙gBee網(wǎng)絡節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象，例如 其所連接的傳感器直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資 料。除此之外，每一個 乙gBee 網(wǎng)絡節(jié)點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，和多個不 承擔網(wǎng)絡信息中轉(zhuǎn)任務的孤立的子節(jié)點（RFD）無線連接。每個乙gBee 網(wǎng)絡節(jié)點（FFD和RFD）可以支持多達31個的

24、傳感器和受控設備，每 個傳感器和受控設備終可以有8種不同的接口方式?？梢圆杉蛡鬏敂?shù)字量和模擬量。2Zi gBee所采用的自組織網(wǎng)是怎么回事？舉一個簡單的例子就可以說明這個問題，當一隊傘兵空降后，每人持有一個 乙gBee 網(wǎng) 絡模塊終端，降落到地面后，只要他們彼此間在網(wǎng)絡模塊的通信范圍內(nèi)，通過彼此自動尋找， 很快就可以形成一個互聯(lián)互通的乙gBee 網(wǎng)絡。他們預先無法判斷誰雨，而且，由于人員的 移動，彼此間的聯(lián)絡還會發(fā)生變化。因而，模塊還可以通過重新尋找通信對象，確定彼此間 的聯(lián)絡，對原有網(wǎng)絡進行刷新。這就是自組織網(wǎng)。3ZigBee 技術(shù)為什么要使用自組織網(wǎng)來通信？網(wǎng)狀網(wǎng)通信實際上就是多通道通信

25、，在實際工業(yè)現(xiàn)場，由于各種原因，往往并不能保證 每一個無線通道都能夠始終暢通，就像城市的街道一樣，可能因為車禍，道路維修等，使 得某條道路的交通出現(xiàn)暫時中斷，此時由于我們有多個通道，車輛（相當于我們的控制數(shù)據(jù)） 仍然可以通過其他道路到達目的地。而這一點對工業(yè)現(xiàn)場控制 而言則非常重要。4為什么自組織網(wǎng)要采用動態(tài)路由的方式？所謂動態(tài)路由是指網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸 的路徑并不是預先設定的，而是傳輸數(shù)據(jù)前，通過 對網(wǎng)絡當時可利用的所有路徑進行搜索，分析它們的位置關(guān)系以及遠近，然后選擇其中的一 條路徑進行數(shù)據(jù)傳輸。在我們的網(wǎng)絡管理軟件中，路 徑的選擇使用的是“梯度法”，即 先選擇路徑最近的一條 通道進行傳輸，如

26、傳不通，再使用另外一條稍遠一點的通路進行傳輸，以此類推，直到數(shù)據(jù) 送達目的地為止。在實際工業(yè)現(xiàn)場，預先確定的傳輸路徑隨時都可能發(fā)生變化，或者因各種原因路徑被中 斷了，或者過于繁忙不能進行及時傳送。動態(tài) 路由結(jié)合網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，就可以很好解決 這個問題，從而保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。智能家居行業(yè)交流Q群：80748603IZigBee 和現(xiàn)有的通信移動網(wǎng)（GPRS，CDMA-1X ）比較有哪些特點？其特點為：（1）無網(wǎng)絡使用費：使用移動網(wǎng)需要長期支付網(wǎng)絡使用費，而且是按節(jié)點終端的數(shù)量 計算的，而乙gBee 沒有這筆費用；（2 ）設備投入低：使用移動網(wǎng)需要購買移動終端設備，每個終端的價格在人民幣1000

27、 元上下，而使用 乙gBee 網(wǎng)絡，不僅Zi gBee 網(wǎng)絡節(jié)點模塊（相當于基站）費用每只人民幣 不到1000元，而且，主要使用的網(wǎng)絡子節(jié)點（相當于手機）的價格還要低得多；（3 ）通信更可靠：由于現(xiàn)有移動網(wǎng)主要是為手機通信而設計的，盡管CDMA-1X 和GPRS 可以進行數(shù)據(jù)通信，但實踐發(fā)現(xiàn)，不僅通信速率比設計速率低很多，而且 數(shù)據(jù)通信的可靠 信、連續(xù)性在許多情況下也得不到保證。而 乙gBee網(wǎng)絡則是專門為控制數(shù)據(jù)的傳輸而設計 的，因而控制數(shù)據(jù)的傳輸具有相當?shù)谋ＷC；（4 ）高度的靈活性和低成本：首先，通過使用覆蓋距離不同，功能不同的乙gBee 網(wǎng)絡 節(jié)點，以及其它非乙gBee 系統(tǒng)的低成本的無

28、線收發(fā)模塊，建立起一個 乙gBee局部自動化 控制網(wǎng)，再通過互聯(lián)網(wǎng)或移動網(wǎng)與遠端的計算機相連，從而實現(xiàn)低成本，高效率的工業(yè)自動 化遙測遙控；（5）比起現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)來，盡管乙gBee 僅僅只是一個局域網(wǎng)，但通過供足夠的數(shù) 據(jù)出口，它可以“無限”擴大它的覆蓋范圍，而且可以與現(xiàn)有的移動網(wǎng)，互聯(lián) 網(wǎng)和其它通 信網(wǎng)絡相連接。并通過這些網(wǎng)絡將許多個ZigBee局域網(wǎng)相互連成為一個整體。有效的解決 移動網(wǎng)的盲區(qū)覆蓋問題：我們知道，現(xiàn)有移動網(wǎng)絡在許多 地方存在盲區(qū)，特別是鐵路，公 路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個移動基站或直放站的費用是相當可觀的，此 時使用乙gBee 網(wǎng)絡進行盲區(qū)覆蓋不僅經(jīng)濟有

29、效，而且往往是現(xiàn)在唯一可行手段。6ZigBee 怎樣實現(xiàn)遠距離遙測遙控？乙gBee 網(wǎng)絡還可以通過接口卡等多種方式，與互聯(lián)網(wǎng)，GPRS網(wǎng)，CDMAIx 網(wǎng)以及其 它通信系統(tǒng)線連接，從而實現(xiàn)遠程操控。你也可以通過其它網(wǎng)絡，將兩個或多個局部ZigBee 網(wǎng)絡連接在一起。Chapter4市場應用篇1ZigBee 技術(shù)有哪些應用領(lǐng)域？乙gBee 技術(shù)的目標就是針對，工業(yè)，家庭自動化，遙測遙控，例如燈光自動化控制， 傳感器的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山和物流管理等應用領(lǐng)域。2ZigBee 實現(xiàn)了哪些工業(yè)現(xiàn)場對無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?？要求低功耗，低?shù)據(jù)量（250KPS），低成本，使用免費的ISM頻段（

30、2.4G），高 的抗 干擾性能的直序擴頻通信方式（DSSS ），高保密性（64位出廠編號和支持AES-128 加密）， 高集成度和高的可靠性；節(jié)點模塊之間具有自動動態(tài)組網(wǎng)的功能，采用了包括網(wǎng)狀網(wǎng)在內(nèi)的 拓撲結(jié)構(gòu)，使用了碰撞避免機制，信息在整個ZigBee網(wǎng)絡中通過自動路由的方式進行傳輸， 從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃浴?ZigBee 可以在哪些方面拓展應用？乙gBee應用：其范圍非常廣泛，可以針對工業(yè)自動化、家庭自動化、遙測遙控、汽車自動化、農(nóng)業(yè)自動化和醫(yī)療護理、油田、電力、礦山和物流管理等應用領(lǐng)域。實際應用舉例如下：照明控制、環(huán)境控制、自動讀表系統(tǒng)、各類窗簾控制、煙霧傳感器、 醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)、大

31、型空調(diào)系統(tǒng)、內(nèi)置家居控制的機頂盒及萬能遙控器、暖氣控制、家 庭安 防、工業(yè)和樓宇自動化。另外它還可以對局部區(qū)域內(nèi)移動目標例如城市中的車輛進行定位。4凡符合什么條件的短距離通信就可以考慮采用乙gBee 技術(shù)？通常，符合如下條件之一的短距離通信就可以考慮應用乙gBee :（1）需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點多；（2 ）要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設備成本低；（3）要求數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，安全性高；（4）要求設備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；（5）可以用電池供電；（6）地形復雜，監(jiān)測點多，需要較大的網(wǎng)絡覆蓋；（7）對于那些現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡的盲區(qū)進行覆蓋；（8）已經(jīng)使用了現(xiàn)存移動網(wǎng)絡進行低數(shù)據(jù)量

32、傳輸?shù)倪b測遙控系統(tǒng)。5ZigBee 技術(shù)在我國的應用情況怎樣？盡管國內(nèi)不少人已經(jīng)開始關(guān)注ZigBee 這項新技術(shù)，而且也有不少企業(yè)開始涉足ZigBee 技術(shù)的開發(fā)，然而，考慮到Zi gBee本身是一種新的系統(tǒng)集成技術(shù)，應用軟件的開發(fā)必須用 網(wǎng)絡傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結(jié)合在一起，所以對于初期開發(fā)的企業(yè)來說具有 一定的技術(shù)難度。由于各方面的制約，Zi gBee 技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)應用還有待時日。但是目前已經(jīng)展示出了非凡的應用價值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進，一定會得到 更大的應用。但是，我們還應該清楚的認識到，基于乙gBee 技術(shù)的無線網(wǎng)絡才剛剛開始發(fā) 展，它的技術(shù)、應用都還遠遠談不上

33、成熟，國內(nèi)企業(yè)應該抓住商機，加大投入力度，推動整 個行業(yè)的發(fā)展。五、乙gBee 聯(lián)盟1ZigBee 聯(lián)盟的使命是什么？乙gBee 聯(lián)盟是一個高速成長的非盈利業(yè)界組織，成員包括國際著名半導體生產(chǎn)商、技 術(shù)提供者、技術(shù)集成商以及最終使用者。聯(lián)盟制定了基于IEEE802.15.4，具有高可靠、高性價比、低功耗的網(wǎng)絡應用規(guī)格。2ZigBee 聯(lián)盟的目標是什么？乙gBee 聯(lián)盟的主要目標是以通過加入無線網(wǎng)絡功能，為消費者提供更富有彈性、更容 易使用的電子產(chǎn)品。ZigBee技術(shù)能融入各類電子產(chǎn)品，應用范圍橫跨全球的民 用、商用、 公共事業(yè)以及工業(yè)等市場。使得聯(lián)盟會員可以利用乙gBee 這個標準化無線網(wǎng)絡平

34、臺，設計 出簡單、可靠、便宜又節(jié)省電力的各種產(chǎn)品來。3ZigBee 聯(lián)盟所鎖定的焦點是什么？其焦點為制定網(wǎng)絡、安全和應用軟件層；提供不同產(chǎn)品的協(xié)調(diào)性及互通性測試規(guī)格；在 世界各地推廣ZigBee品牌并爭取市場的關(guān)注；管理技術(shù)的發(fā)展。4ZigBee 聯(lián)盟在標準上所做的工作是什么？乙gBee標準的制定：IEEE802.15.4 的物理層、MAC 層及數(shù)據(jù)鏈路層，標 準已在2003年5月發(fā)布。Zi gBee 網(wǎng)絡層、加密層及應用描述層的制定也取得了較大的進展。V1.0版本 已經(jīng)發(fā)布。其他應用領(lǐng)域及其相關(guān)的設備描述也會陸續(xù)發(fā)布。由于乙gBee不僅只是802.15.4 的代名詞，而且IEEE僅處理低級M

35、AC層和物理層協(xié)議，因此Zi gBee 聯(lián)盟對其網(wǎng)絡層協(xié)議 和API進行了標準化。完全協(xié)議用于一次可直接連接到一個設備的基本節(jié)點的4K字節(jié) 或 者作為Hub或路由器的協(xié)調(diào)器的32K字節(jié)。每個協(xié)調(diào)器可連接多達255個節(jié)點，而幾個協(xié) 調(diào)器則可形成一個網(wǎng)絡，對路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒有限制。乙gBee 聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以 保證這種便攜設備不會意外泄漏其標識，而且這種利用網(wǎng)絡的遠距離傳輸不會被其它節(jié)點獲 得。ZigBee 聯(lián)盟強調(diào)設備的互通性：很多近距離電子產(chǎn)品嵌入了 ZigBee 模塊都已具有 ZigBee 功能，還有許多各種產(chǎn)品預留了乙gBee 的接口以備日后隨時升 級。各類網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品 的開發(fā)也得到進

36、一步開發(fā)，網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品支持ZigBee系統(tǒng)與家居控制網(wǎng)絡、智能建筑網(wǎng)絡及商 用網(wǎng)絡等現(xiàn)有的設施互聯(lián)等。5ZigBee 聯(lián)盟董事會成員有哪些企業(yè)？以“推動者”身份加入ZigBee 聯(lián)盟并成為聯(lián)盟董事會成員的企業(yè)有十六家：康卡斯特有線(ComcastCable )艾倉U ( Itronine.)克羅格(TheKroger Co. )蘭吉爾(Landis+Gyr)羅格朗(Legrand Group)美 的集團(Midea Group )恩智浦半導體 (NXPSemiconductors)飛利浦(Philips )施耐德(Schneider Electric)芯科(SiliconLabs)三 星 (Sma

37、rtThings尚飛(SOMFY )德 州儀器 (TexasInstruments)物聯(lián)傳感(Wulian )華為(HUAWEI )立達信(LEEDARSON )6ZigBee 聯(lián)盟高層有哪些人員？ZigBee 聯(lián)盟主席兼首席執(zhí)行官：Tob in Richards on。ZigBee 聯(lián)盟 董事會主席：John E. Osborne II (立 達信)ZigBee 聯(lián)盟董事會副主席：Jean-Pierre Desbenoit(施耐德電氣)HansDollee (恩智浦半導體)Musa Unmehopa (飛利浦照明)Bruno Vulcano(羅格朗集團)Just on Zhu朱劍（物聯(lián)傳感）

38、（第一個華人副主席，也是第一個亞洲人副主席）ZigBee 聯(lián)盟財務官：Jean-Michel Orsat （尚飛集團）ZigBee 聯(lián)盟 董事會秘書：Michael Koster （三星 / SmartThi ngs ）Chapter6ZigBee30技術(shù)極客公園一篇為什么要裝這么多App 去控制我的智能家電？的文章在智能家 居圈子引起了很大的反響，直擊了智能家居行業(yè)不同廠家的產(chǎn)品不能互聯(lián)互通的行業(yè)痛點。 文章中寫到智能家居行業(yè)中如此多的APP給用戶造成很大的困擾。用戶如果需要使用不同 廠商生產(chǎn)的智能設備，必須購買不同廠商的智能家居網(wǎng)關(guān)設備和使用不同廠家的APP去控 制智能設備，這極大的降低了

39、用戶購買和使用智能家居產(chǎn)品的熱情。那么造成智能家居不能 實現(xiàn)互聯(lián)互通的根本原因是什么呢？那還得從智能家居產(chǎn)業(yè)鏈說起。1智能家居的產(chǎn)業(yè)鏈與互聯(lián)互通智能家居產(chǎn)業(yè)鏈分為協(xié)議（或稱標準）提供商、IC芯片廠家（通常也是軟件協(xié)議棧提供 商）、解決方案商、智能家居產(chǎn)品商。我們主要從智能家居產(chǎn)業(yè)鏈的源頭協(xié)議說起。智能家居的主流協(xié)議主要分為：Wi-Fi、乙gBee、Z-Wave 。Wi-Fi協(xié)議主要由于高功率、組網(wǎng)相對復雜、節(jié)點少等原因不能夠大規(guī)模應用于智能家 居的設備中，但由于Wi-Fi高傳輸率的特性非常適合應用于智能攝像頭等智能家居產(chǎn)品。所 以Wi-Fi協(xié)議在智能家居中角色主要是作為補充協(xié)議存在。Z-Wav

40、e 協(xié)議由于低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡的短距離無線通信、互通性高在 歐洲得到了比較廣泛的應用，Z-Wave 的網(wǎng)關(guān)是可以控制不同廠家基于Z-Wave 協(xié)議的設備， 但是由于Z-Wave 在頻段在908.42MHz （美國）868.42MHz （歐洲）之間，這個區(qū)間的 頻段在中國屬于工業(yè)頻段，不能夠民用，所以Z-Wave 協(xié)議在國內(nèi)計幾乎沒有應用。乙gBee 協(xié)議憑借低功耗、網(wǎng)狀組網(wǎng)、節(jié)點多、高安全性等屬性成為在智能家居行業(yè)應 用最廣泛的協(xié)議。只可惜，ZigBee 協(xié)議最大的問題是互通性不好，不同廠家雖然都是采用 ZigBee 協(xié)議，但是就是不能互相控制。2ZigBee 的前世今生乙gBe

41、e 協(xié)議的誕生源于對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的需求。為了滿足不同的應用背景，乙gBee 聯(lián)盟 先后頒布：ZigBee Home AutomaTIon(ZigBee HA )， ZigBee Light Link ( ZigBee LL )，ZigBee Building AutomaTIon( ZigBee BA ) ， ZigBee Retail Services( ZigBee RS )，ZigBee Health Care ( ZigBee HC ) ， ZigBee Telecom muni caTI on services( ZigBee TS )等應用層協(xié)議來滿足智能家居、智能照明、智能建筑、智

42、能零售、智能健康、智能通信服務 等領(lǐng)域。問題是這些應用層協(xié)議是獨立不互通的。由于早期 乙gBee 版本由于標準化做的不好， 給了廠商太多選擇，很多廠商雖然采用了 ZigBee HA的協(xié)議，但是終端的智能家居廠商根 據(jù)自家的需求定制化了乙gBee HA ，而非標準ZigBee 協(xié)議，導致不同廠家產(chǎn)品還是不能互 聯(lián)互通。也有點類似于An droid ，不同手機廠商都是采用An droid 系統(tǒng)，但是都進行了大 量的定制化，導致最后的手機系統(tǒng)也是千差萬別。乙gBee 聯(lián)盟對于乙gBee HA的標準化問題也是傷透了腦筋，為此，還專門組織一批組織 機構(gòu)做 乙gBee HA認證，比如最新的 乙gBee HA1.2 認證，只要經(jīng)過Zi gBee HA1.2 認 證的產(chǎn)品就能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。智能家居不能互聯(lián)互通的根本原因是應用智能家居最廣泛的ZigBee 協(xié)議有很多應用層 協(xié)議，不同的應用層協(xié)議彼此是獨立不互通的；另外即使采用相同的應用層協(xié)議，也有可能 由于應用協(xié)議標準化的問題導致設備不兼容?？梢哉f，乙gBee 之前僅僅解決了智能設備的 連接問題，但是沒有解決智能設備的互聯(lián)互通的問題。3ZigBee3.0 來解決智能家居互聯(lián)互通了 ！2016 年5月，乙gBee 聯(lián)盟聯(lián)手 乙gBee 聯(lián)盟中國組成員在上海亞洲消費電子展(CES Asia )舉辦新聞發(fā)布會暨