1 引言

　　智能家庭一直是現代科學(xué)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。在您的家里，您可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的控制器就能控制室內空調系統的運行，同時(shí)還可以用它來(lái)控制每個(gè)房間燈光的開(kāi)關(guān)和明暗、窗簾的閉合和打開(kāi)。

　　家里如果有老年人或是行動(dòng)不便者，還可以用它作為緊急呼叫器，電視機和音響也能用它來(lái)進(jìn)行控制。這樣的一個(gè)萬(wàn)能遙控器用 ZigBee技術(shù)就能實(shí)現。而且不僅如此，如果在您的鍵盤(pán)、鼠標、游戲搖桿上裝有 Zigbee元件，它們也都可以變成無(wú)線(xiàn)的。 Zigbee還能裝載在家中的煙霧偵測器、門(mén)禁系統中，成為您家中安全的保障。

　　2 Zigbee技術(shù)

　　Zibee設備是一種拓展性強，易布建，低成本的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備，具有低耗電、雙向傳輸和感應功能等特點(diǎn)。Zibee技術(shù)的物理層和MAC層標準的制定工作是在IEEE802.15.4任務(wù)組中進(jìn)行。IEEE在2000年 12月成立了802.15.4小組，致力于對較長(cháng)使用壽命 (電池可以維持數月至數年)、低復雜度、可應用于傳感器、互動(dòng)玩具、智能標記、遠程控制和自動(dòng)化家庭的低速率通信解決方案的研究。IEEE 802.15.4標準在 2003年5月通過(guò)。

　　Zigbee設備工作在2.4GHz全球通用ISM頻段和 868MHz(歐洲ISM頻段)／915MHz(北美ISM頻段)3 個(gè)頻段，采用二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)、偏移正交相移鍵控(O-QPSK)調制方式，發(fā)射功率在-3dBm以上，速率可以到達 20／40／250kbit／s。具體的物理層參數指標參見(jiàn)表1。

物理層參數指標

　　IEEE 802.15.4定義了一種可選的MAC層超幀結構，超幀包括活躍(Active)和非活躍(Inactive)兩部分。在非活躍部分，設備可以進(jìn)入低功耗模式(休眠狀態(tài))；在活躍部分又分為競爭期和非競爭期，競爭期提供給以CSMA-CA方式接人的設備使用，非競爭期由若干保障時(shí)隙組成，提供給某些需要保留一定數據帶寬的設備。這種超幀結構體現了IEEE 802.15.4低功耗的一大特點(diǎn)，非活躍期的引入限制了設備之間收發(fā)信機的開(kāi)通時(shí)間，在無(wú)數據傳輸時(shí)使它們處于休眠狀態(tài)，從而大大節省了功率開(kāi)支。

　　Zigbee設備分為全功能設備和精簡(jiǎn)功能設備，精簡(jiǎn)功能設備相對全功能設備協(xié)議棧簡(jiǎn)單并且內存更小，只能和某個(gè)全功能設備進(jìn)行交互。而全功能設備具有完備的IEEE 802.15.4協(xié)議功能，能與其傳輸范圍內的任何節點(diǎn)進(jìn)行交互。兩種設備相互組合，可以組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )、星型網(wǎng)絡(luò )和樹(shù)型網(wǎng)絡(luò )。

　　Zigbee是第一種用于傳感器與制動(dòng)器等監測和控制應用的開(kāi)放無(wú)線(xiàn)標準。Zigbee采用網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò ) (MeshNetwork)分布式網(wǎng)絡(luò )架構，可提供多條傳輸路徑，故能提高網(wǎng)絡(luò )的可靠性和擴展性。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò )分布式網(wǎng)絡(luò )架構的自我修復能力同時(shí)能使 Zigbee網(wǎng)絡(luò )穩定可靠，亦即網(wǎng)絡(luò )只要包含足夠的路由器節點(diǎn)，就算某個(gè)路由器節點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，例如操作環(huán)境包含Wi-Fi 等同樣使用ISM頻帶的干擾源，數據仍能經(jīng)由其它路徑抵達目的地，Zigbee網(wǎng)絡(luò )即可穩定工作。

　　Zigbee技術(shù)的主要優(yōu)勢包括：

　　(1)低功耗，省電：由于Zigbee傳輸速率低，傳輸數據量相對少，因而收發(fā)信息的時(shí)間少；另外，Zigbee 設備在非工作狀態(tài)可處于睡眠模式，所以非常省電，其電池壽命可持續幾個(gè)月到幾年；即使是電源供電條件下其功耗也遠遠低于Wi-Fi和Bluetooth。

　　(2)高可靠性：由于采用載波偵聽(tīng)多點(diǎn)接人／沖突避免(CSMA／CA)的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議以及應答式通信機制，每次數據發(fā)送成功時(shí)都由接收方確認收到，沒(méi)有得到確認的數據說(shuō)明發(fā)生了碰撞，可進(jìn)行重傳。這種機制大大提高了通信的可靠度。

　　(3)網(wǎng)絡(luò )可擴充性：Zigbee設備可以使用64bit的 IEEE物理地址，也可以使用l6bit的網(wǎng)絡(luò )短地址，這樣整個(gè)網(wǎng)絡(luò )規?？蛇_到6.5萬(wàn)個(gè)以上的節點(diǎn)；另外， Zigbee網(wǎng)絡(luò )采用自組織網(wǎng)絡(luò )(AdHoeNetwork)的結構，在網(wǎng)絡(luò )的組建和維護上都具有相當大的靈活度，因而Zigbee在網(wǎng)絡(luò )上的優(yōu)勢不容忽視。

　　(4)架構簡(jiǎn)單，易實(shí)現，其協(xié)議棧大小約為Blue- tooth的1／4。

　　(5)低成本，目前其芯片的批量購買(mǎi)價(jià)格已低于每塊3美元。

　　Zigbee技術(shù)可以應用到醫療衛生中的遠程監測病人身體狀況、家庭自動(dòng)化中的照明設備、空調設備、門(mén)禁系統的遠程控制，另外在工農業(yè)生產(chǎn)中也有很廣泛的應用，如工業(yè)中的數據自動(dòng)采集和處理，農業(yè)中自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化的遠程控制設備進(jìn)行播種。

3 ZigBee聯(lián)盟

　　Zigbee聯(lián)盟負責制訂Zigbee技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )層、安全管理、應用層規范以及互通性測試。Zigbee聯(lián)盟于 2002年8月由Honeywell，Mitsubishi，Motorola．Philips 及In vensys共同成立。其目標是將無(wú)線(xiàn)智能系統植入到日常生活的設備中，向用戶(hù)提供集靈活性、移動(dòng)性和簡(jiǎn)單易用于一身的終極解決方案。Zigbee 技術(shù)將廣泛地嵌入到多種產(chǎn)品和應用中去，這些產(chǎn)品和應用涉及到世界范圍的消費者、商業(yè)、工業(yè)和政府市場(chǎng)。而 Zigbee聯(lián)盟為企業(yè)提供了這樣一種可靠的、高成本效率的、低功耗的、面向自動(dòng)化和監控應用的國際無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準。

Zigbee聯(lián)盟目前已發(fā)展了200多家成員，共有7 個(gè)工作組，即系統架構組(Architecture)、應用框架組 (Application Framework)、網(wǎng)絡(luò )組(Network)、安全組 (Security)、認證組(InteroperabilityQualification)、市場(chǎng)組(Marketing)、網(wǎng)關(guān)組 (Gateway)。Zigboe聯(lián)盟的主要工作是：

　　(1)定義網(wǎng)絡(luò )層、安全管理、應用層規范。

　　(2)提供互通和一致性測試規范。

　　(3)在全球范圍內推廣Zigbee品牌、建立市場(chǎng)認知度。

　　(4)負責Zigbee技術(shù)的演進(jìn)。


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