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ZigBee簡介及特點分析
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摘要:  Zigbee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網絡技術,它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案。它此前被稱作“HomeRF Lite”或“FireFly”無線技術,主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標準,在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很低的功耗,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器,因此它們的通信效率非常高。最后,這些數據就可以進入計算機用于分析或者被另外一種無線技術如WiMax收集。
Abstract:
Key words :
  Zigbee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網絡技術,它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案。它此前被稱作“HomeRF Lite”或“FireFly”無線技術,主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標準,在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很低的功耗,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器,因此它們的通信效率非常高。最后,這些數據就可以進入計算機用于分析或者被另外一種無線技術如WiMax收集。

  Zigbee的基礎是IEEE802.15.4(如下圖1所示),這是IEEE無線個人區域網(Personal Area Network,PAN)工作組的一項標準,被稱作IEEE802.15.4(Zigbee)技術標準。

  Zigbee不僅只是802.15.4的名字。IEEE僅處理低級MAC層和物理層協議,因此Zigbee聯盟對其網絡層協議和API進行了標準化(如下圖2所示)。完全協議用于一次可直接連接到一個設備的基本節點的4K字節或者作為Hub或路由器的協調器的32K字節。每個協調器可連接多達255個節點,而幾個協調器則可形成一個網絡,對路由傳輸的數目則沒有限制。Zigbee聯盟還開發了安全層,以保證這種便攜設備不會意外泄漏其標識,而且這種利用網絡的遠距離傳輸不會被其它節點獲得。

  Zigbee聯盟成立于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聯盟”,以研發名為“Zigbee”的下一代無線通信標準,這一事件成為該項技術發展過程中的里程碑。

  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,該聯盟大約已有20多家成員企業,并在迅速發展壯大。其中涵蓋了半導體生產商、IP服務提供商、消費類電子廠商及OEM商等,例如Honeywell、Eaton和Invensys Metering Systems等工業控制和家用自動化公司,甚至還有像Mattel之類的玩具公司。所有這些公司都參加了負責開發Zigbee物理和媒體控制層技術標準的IEEE 802.15.4工作組。

  根據Zigbee聯盟目前的設想,Zigbee的目標市場主要有PC外設(鼠標、鍵盤、游戲操控桿)、消費類電子設備(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、傳感器和自動控制設備)等非常廣闊的領域。

  政府的計劃給了Zigbee更多的空間,顯示了對其無比的信心。據報道,美國能源部已經決定雇傭Honeywell International Inc.公司,希望通過使用Zigbee傳感器能夠在鋼鐵、鋁以及其他六個行業中將這些能源的成本降低15%。通過安裝在Alcoa,Dow Chemical,以及ExxonMobil等公司管道系統中傳感器,實時追蹤監測產品生產過程中的氣體使用情況。

  Zigbee技術的主要特點包括以下幾個部分:

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

  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勢;

  成本低:因為Zigbee數據傳輸速率低,協議簡單,所以大大降低了成本。且Zigbee協議免收專利費。

  時延短:通常時延都在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,同時可以靈活確定其安全屬性;

  網絡容量大:每個Zigbee網絡最多可支持255個設備,也就是說,每個Zigbee設備可以與另外254臺設備相連接;

  優良的網絡拓撲能力:ZigBee具有星、樹和叢網絡結構的能力。ZigBee設備實際上具有無線網路自愈能力,能簡單地覆蓋廣闊圍;

  有效范圍小:有效覆蓋范圍10~75米之間,具體依據實際發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6到7年內,家庭用戶將占有Zigbee2/3的市場。在可以預期的將來,Zigbee無線傳感將切實改變你我的生活。



 

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