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(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，它是一種介于無(wú)線(xiàn)標記技術(shù)和藍牙之間的技術(shù)提案。它此前被稱(chēng)作“HomeRF Lite”或“FireFly”無(wú)線(xiàn)技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線(xiàn)連接。它有自己的無(wú)線(xiàn)電標準，在數千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調實(shí)現通信。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(xiàn)電波將數據從一個(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，這些數據就可以進(jìn)入計算機用于分析或者被另外一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)如WiMax收集。

　　Zigbee的基礎是IEEE802.15.4(如下圖1所示)，這是IEEE無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)(Personal Area Network，PAN)工作組的一項標準，被稱(chēng)作IEEE802.15.4(Zigbee)技術(shù)標準。

　　Zigbee不僅只是802.15.4的名字。IEEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議和API進(jìn)行了標準化(如下圖2所示)。完全協(xié)議用于一次可直接連接到一個(gè)設備的基本節點(diǎn)的4K字節或者作為Hub或路由器的協(xié)調器的32K字節。每個(gè)協(xié)調器可連接多達255個(gè)節點(diǎn)，而幾個(gè)協(xié)調器則可形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，對路由傳輸的數目則沒(méi)有限制。Zigbee聯(lián)盟還開(kāi)發(fā)了安全層，以保證這種便攜設備不會(huì )意外泄漏其標識，而且這種利用網(wǎng)絡(luò )的遠距離傳輸不會(huì )被其它節點(diǎn)獲得。

Zigbee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導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(xiàn)通信標準，這一事件成為該項技術(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。其中涵蓋了半導體生產(chǎn)商、IP服務(wù)提供商、消費類(lèi)電子廠(chǎng)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(lèi)的玩具公司。所有這些公司都參加了負責開(kāi)發(fā)Zigbee物理和媒體控制層技術(shù)標準的IEEE 802.15.4工作組。

　　根據Zigbee聯(lián)盟目前的設想，Zigbee的目標市場(chǎng)主要有PC外設(鼠標、鍵盤(pán)、游戲操控桿)、消費類(lèi)電子設備(TV、VCR、CD、VCD、DVD等設備上的遙控裝置)、家庭內智能控制(照明、煤氣計量控制及報警等)、玩具(電子寵物)、醫護(監視器和傳感器)、工控(監視器、傳感器和自動(dòng)控制設備)等非常廣闊的領(lǐng)域。

　　政府的計劃給了Zigbee更多的空間，顯示了對其無(wú)比的信心。據報道，美國能源部已經(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A(yíng)lcoa，Dow Chemical，以及ExxonMobil等公司管道系統中傳感器，實(shí)時(shí)追蹤監測產(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:

　　數據傳輸速率低:只有10k字節/秒到250k字節/秒，專(zhuān)注于低傳輸應用;

　　功耗低:在低耗電待機模式下，兩節普通5號干電池可使用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特優(yōu)勢;

　　成本低:因為Zigbee數據傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本。且Zigbee協(xié)議免收專(zhuān)利費。

　　時(shí)延短:通常時(shí)延都在15毫秒至30毫秒之間;

　　安全:Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，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)設備，也就是說(shuō)，每個(gè)Zigbee設備可以與另外254臺設備相連接;

　　優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò )拓撲能力:ZigBee具有星、樹(shù)和叢網(wǎng)絡(luò )結構的能力。ZigBee設備實(shí)際上具有無(wú)線(xiàn)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，具體依據實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應用模式而定，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)，均為免執照頻段。

　　更重要的是，預測未來(lái)6到7年內，家庭用戶(hù)將占有Zigbee2/3的市場(chǎng)。在可以預期的將來(lái)，Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感將切實(shí)改變你我的生活。