什么是ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

1、什么是ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)?一、引言一般而言,隨著通信距離的增大,設(shè)備的復(fù)雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加。相對(duì)于現(xiàn)有的各種無(wú)線通信技術(shù),ZigBee技術(shù)將是最低功耗和成本的技術(shù)。同時(shí)由于ZigBee技術(shù)的低數(shù)據(jù)速率和通信范圍較小的特點(diǎn),也決定了ZigBee技術(shù)適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)。所以ZigBee聯(lián)盟預(yù)測(cè)的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)用設(shè)備控制等。2.4GHz波段為全球統(tǒng)一的無(wú)需申請(qǐng)的ISM頻段,有助于ZigBee設(shè)備的推廣和生產(chǎn)成本的降低。2.4GHz的物理層通過(guò)采用高階調(diào)制技術(shù)能夠提供250kb/s的傳輸速率,有助于獲得更高的吞吐量、更小的通

2、信時(shí)延和更短的工作周期,從而更加省電。868MHz是歐洲的ISM頻段,915MHz是美國(guó)的ISM頻段,這兩個(gè)頻段的引入避免了2.4GHz附近各種無(wú)線通信設(shè)備的相互干擾。868MHz的傳輸速率為20kb/s,916MHz是40kb/s。這兩個(gè)頻段上無(wú)線信號(hào)傳播損耗較小,因此可以降低對(duì)接收機(jī)靈敏度的要求,獲得較遠(yuǎn)的有效通信距離,從而可以用較少的設(shè)備覆蓋給定的區(qū)域。2.2 ZigBee技術(shù)概述應(yīng)用會(huì)聚層將主要負(fù)責(zé)把不同的應(yīng)用映射到ZigBee網(wǎng)絡(luò)上,具體而言包括:(1安全與鑒權(quán);(2多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的會(huì)聚;(3設(shè)備發(fā)現(xiàn);(4業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)層將主要考慮采用基于ad hoc技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,應(yīng)包含以下功能:

3、(1通用的網(wǎng)絡(luò)層功能:拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的搭建和維護(hù),命名和關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù),包含了尋址、路由和安全;(3有自組織、自維護(hù)功能,以最大程度減少消費(fèi)者的開(kāi)支和維護(hù)成本。相對(duì)于常見(jiàn)的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn),Zigbee協(xié)議套件緊湊而簡(jiǎn)單,其具體實(shí)現(xiàn)的要求很低,以下是Zigbee協(xié)議套件的需求估計(jì):(18位處理器,如80c51;(2協(xié)議套件軟件需要32kbytes的ROM;(3最小協(xié)議套件軟件大約4kbytes的ROM;(4網(wǎng)絡(luò)主節(jié)點(diǎn)需要更多的RAM,以容納網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的設(shè)備信息、數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)表、設(shè)備關(guān)聯(lián)表、與安全有關(guān)的密鑰存儲(chǔ)等。2.3 整個(gè)協(xié)議構(gòu)架三、ZigBee技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用3.1 ZigBee技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)及其與藍(lán)牙

4、和Wi-Fi的比較:1.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。2.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)。3.成本低:ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低,協(xié)議簡(jiǎn)單,所以大大降低了成本。且免收專利費(fèi)。4.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。5.時(shí)延短:通常時(shí)延都在15毫秒至30毫秒之間。6.安全:ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能,采用AES-128加密算法。7.有效范圍小:有效覆蓋范圍1075米之間,具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各

5、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。8.工作頻段靈活:使用頻段為2.4GHz、868MHz(歐洲及915MHz(美國(guó),均為免執(zhí)照頻段。與之相反,藍(lán)牙技術(shù)基本上只是設(shè)計(jì)作為有線的替代品,經(jīng)常是為手機(jī)和附近的耳機(jī)或PDA聯(lián)網(wǎng)用的。它可以在不充電的情況下工作幾周,但無(wú)法工作幾個(gè)月,更不用說(shuō)幾年了;一般情況下,藍(lán)牙設(shè)備需要人手配置和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接;它可以用來(lái)有效地處理8個(gè)設(shè)備(一個(gè)主設(shè)備和7個(gè)從設(shè)備,如果更多的話,通訊速率則顯著下降。而802.11, 也被稱作Wi-Fi也有類似的問(wèn)題。雖然它是將筆記本和桌面電腦接入有線網(wǎng)絡(luò)的很好的解決方案,但它的功耗卻非常高。3.2 可能應(yīng)用及市

6、場(chǎng)發(fā)展:ZigBee的出發(fā)點(diǎn)是希望能發(fā)展一種易布建的低成本無(wú)線網(wǎng)絡(luò),同時(shí)其低耗電性將使產(chǎn)品的電池能維持6個(gè)月到數(shù)年的時(shí)間。在產(chǎn)品發(fā)展的初期,將以工業(yè)或企業(yè)市場(chǎng)的感應(yīng)式網(wǎng)路為主,提供感應(yīng)辨識(shí)、燈光與安全控制等功能,再逐漸將目前市場(chǎng)拓展至家庭中的應(yīng)用。通常符合以下條件之一的應(yīng)用,就可以考慮采用ZigBee技術(shù):1.設(shè)備成本很低,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小;2.設(shè)備體積很小,不便放置較大的充電電池或者電源模塊;3.沒(méi)有充足的電力支持,只能使用一次性電池;4.頻繁地更換電池或者反復(fù)地充電無(wú)法做到或者很困難;5.需要較大范圍的通信覆蓋,網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備非常多,但僅僅用于監(jiān)測(cè)或控制。根據(jù)ZigBee Alliance的觀點(diǎn),一般家庭可將ZigBee應(yīng)用于以下