低功耗射頻技術(shù)的發(fā)展

低功耗的射頻技術(shù)正在飛奔著(zhù)進(jìn)入人們的生活。像我們乘坐公交時(shí)使用的公交卡，方便大家隨時(shí)隨地上網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)路由器，以及大紅大紫的任天堂Wii游戲機的無(wú)線(xiàn)手柄，這些工具/產(chǎn)品背后無(wú)不有低功耗無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)的身影。這還只是我們所能看到的部分，在物流、工業(yè)、建筑、醫療、軍事等領(lǐng)域，低功耗射頻技術(shù)也在扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色。

低功耗射頻技術(shù)雖然傳輸距離不長(cháng)，數據傳輸率也不大，但它能使無(wú)線(xiàn)設備小巧靈活，在很多場(chǎng)合充分發(fā)揮作用。

ZigBee的興起
提起低功耗射頻技術(shù)，最知名的就是藍牙（Bluetooth）和ZigBee技術(shù)。其中，藍牙技術(shù)推廣較早，已經(jīng)有了相當廣泛的應用基礎，很多消費電子設備上都有藍牙收發(fā)裝置。ZigBee技術(shù)則興起得較晚，但是發(fā)展速度很快，大有趕超藍牙之勢。特別是家電和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，ZigBee的應用正有聲有色地展開(kāi)。

這里，先簡(jiǎn)單介紹一下ZigBee技術(shù)。ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據傳輸速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，主要通信協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟制定，其底層是采用IEEE 802.15.4標準規范的媒體存取層與實(shí)體層?？偨Y起來(lái)，ZigBee技術(shù)有下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1 低功耗：ZigBee的傳輸速率較低，傳輸數據量很小，因此信號的收發(fā)時(shí)間很短。在待機模式下，ZigBee節點(diǎn)會(huì )進(jìn)入休眠模式。這一切使得Zigee設備非常節電，使用普通5號堿性電池對的ZigBee節點(diǎn)可工作達6個(gè)月到2年左右。

2 數據傳輸可靠性強：ZigBee的MAC層采用talk-when-ready的碰撞避免機制。

3 網(wǎng)絡(luò )容量大：一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò )最多可配置255個(gè)ZigBee網(wǎng)路節點(diǎn)，包括一個(gè)主控（Master）設備和其他從屬（Slave）設備。若是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器（Network Coordinator），整個(gè)網(wǎng)絡(luò )最多可以支持超過(guò)64000個(gè)的ZigBee網(wǎng)路節點(diǎn)，再加上各Network Coordinator可互相連接，整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的數目將十分可觀(guān)。

4 高安全性：ZigBee 提供了三級安全模式，包括無(wú)安全設定、使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數據，以及采用高級加密標準(AES 128)的對稱(chēng)密碼，以靈活確定其安全屬性。

5 短時(shí)延：ZigBee節電從睡眠轉入工作狀態(tài)只需15ms，節點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )只需30ms。

6 低成本：通信協(xié)議的簡(jiǎn)化，降低了對設備的要求。

說(shuō)到ZigBee，就不得不提到ZigBee RF4CE（Radio Frequency for Consumer Electronics)標準。這是一個(gè)由眾多家電巨頭和半導體器件供應商結成的聯(lián)盟所制定的標準。它的起因是因為影音家電設備的智能化、網(wǎng)絡(luò )化和顯示設備的大型化趨勢越來(lái)越明顯，以前占據家電遙控器主導地位的紅外傳輸技術(shù)已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐，其接收角度狹小，無(wú)法雙向傳輸信息的缺點(diǎn)愈加明顯。為此，必須有新的無(wú)線(xiàn)技術(shù)取而代之。事實(shí)上，很多廠(chǎng)商都在開(kāi)發(fā)相應的替代無(wú)線(xiàn)技術(shù)，但因為缺乏統一的技術(shù)標準，使得局面極為混亂。為了扭轉這些不利的狀況，全球家電業(yè)巨頭松下、索尼、三星、飛利浦等決定攜手推動(dòng)射頻遙控器軟件協(xié)議標準化，并決定以IEEE 802.15.4作為射頻遙控器所采用的無(wú)線(xiàn)電平臺。隨后，德州儀器、飛思卡爾、Ember等芯片供應商也加入，RF4CE產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟亦宣告成立。在今年4月，第一批ZigBee RF4CE參考平臺正式通過(guò)了驗證。這也就意味著(zhù)，ZigBee進(jìn)入家電遙控器市場(chǎng)的時(shí)間很快就要到來(lái)了。

另外，近年來(lái)發(fā)展很快的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )也在大量使用ZigBee技術(shù)。這也為ZigBee的發(fā)展提供了另一個(gè)空間。

半導體器件商的高集成度解決方案
RF4CE產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟中的半導體廠(chǎng)商代表，如德州儀器、飛思卡爾等，都在不斷推出自己的ZigBee產(chǎn)品，以期能迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。

飛思卡爾公司在今年年初推出了其第二代芯片組MC1321x系列，其在第一代的基礎上集成發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)，減少了所需的外部組件數量。

而德州儀器公司也在近日推出了自己的新產(chǎn)品——CC2530。該產(chǎn)品不僅支持IEEE 802.15.4標準，而且還支持包括ZigBee PRO網(wǎng)絡(luò )、ZigBee RF4CE遠程控制、智能能源、家庭與樓宇自動(dòng)化、環(huán)境監控以及無(wú)線(xiàn)醫療等在內的一系列豐富應用。與同類(lèi)解決方案不同，CC2530可提供達高達256K的閃存。其輸出功率，也從前代產(chǎn)品CC2480的94dB增加到現在的101dB。同時(shí)，該產(chǎn)品支持49dB的相鄰通道抑制，這也是業(yè)界里一個(gè)非常高的指標。CC2530的Flash存儲器可以支持多種應用，其集成了高級RF收發(fā)器、業(yè)界標準增強型8051 MCU、系統內可編程閃存、8KB RAM，可減少多種外圍元件（DMA、GPIO、USART、ADC以及定時(shí)器）。對于ZigBee器件來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)工具也非常重要。CC2530也有多種開(kāi)發(fā)套件，包括了基礎開(kāi)發(fā)套件 (CC2530DK)、ZigBee開(kāi)發(fā)套件(CC2530ZDK)以及ZigBee RF4CE 開(kāi)發(fā)套件 (RemoTI-CC2530DK)。同時(shí)，還有免費的協(xié)議軟件棧，包括適用于符合ZigBee標準應用的Z-Stack軟件(ZigBee PRO)，適用于ZigBee RF4CE遙控應用的Remo TI網(wǎng)絡(luò )協(xié)議以及適用于專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )應用的SimpliciTI網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。

需要解釋一下Remo TI協(xié)議，這是面向ZigBee RF4CE規范的同時(shí)包含軟件與硬件的完整網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，包含了CC2530 IEEE/802.15.4片上系統與軟件協(xié)議棧。

未來(lái)
根據市場(chǎng)調研機構ABI Reserch的報告，ZigBee市場(chǎng)的年均復合增長(cháng)率為63%，而到2012年ZigBee市場(chǎng)份額將達3.5億元。但是，也存在一些不利因素，使用標準ZigBee協(xié)議的產(chǎn)品少，潛在市場(chǎng)眾多，但方向難以明確。不過(guò)，隨著(zhù)ZigBee RF4CE協(xié)議的逐漸推廣，情況漸漸明朗起來(lái)。家電市場(chǎng)有望成為ZigBee突破的第一站，并成為一個(gè)巨大的市場(chǎng)。而隨著(zhù)ZigBee的崛起，低功耗射頻技術(shù)也會(huì )迎來(lái)一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期。