在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中采用ZigBee IP的主要考慮因素
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為了滿足這種無處不在的物聯(lián)網(wǎng)連接需求，就必須有一個滿足可連接設(shè)備需求的網(wǎng)絡(luò)標準。蜂窩技術(shù)太復雜，使用它將會大大增加成本，并且不支持這些大多數(shù)設(shè)備所需的電池壽命要求。
用于傳感和控制應(yīng)用的ZigBee標準已經(jīng)面世多年。而由ZigBee聯(lián)盟于2013年發(fā)布的ZigBee IP規(guī)范承諾為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供無縫的互聯(lián)網(wǎng)連接，特別是智能電網(wǎng)應(yīng)用，將會得到ZigBee Smart Energy IP協(xié)議棧的進一步支持。
ZigBee提供了一個完整的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)解決方案，利用互聯(lián)網(wǎng)連接去控制低功耗、低成本設(shè)備，連接多種不同類型的設(shè)備構(gòu)成單一控制網(wǎng)絡(luò)。當前的ZigBee IP是IPv6兼容的，這使得它非常適合那些基于預期連接設(shè)備數(shù)量而選擇IPv6的應(yīng)用。
傳感器網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)知識
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)目前正在眾多應(yīng)用中廣泛部署，覆蓋范圍從家庭自動化到工業(yè)控制，這是90年代末進行的大量研究和發(fā)展的結(jié)果。由成千上萬節(jié)點構(gòu)成的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)被用于更大范圍的燈控、建筑監(jiān)視、智能電表，甚至用于監(jiān)視農(nóng)業(yè)作物。
為了成功部署WSN，幾種底層技術(shù)是必要的：
●超低功率無線電：用于確保超長電池壽命(一些諸如智能電表的應(yīng)用需要長達20年)以最小化因電池更換而帶來的成本和麻煩。即使市電可用，低功耗無線電也是一個顯著的優(yōu)點。
●基于標準的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)軟件：用于確?？煽康臄?shù)據(jù)傳輸，尤其是對于無人干預的機器到機器(M2M)類型應(yīng)用的操作。
●合適的無線協(xié)議和軟件堆棧：用于允許設(shè)備間進行標準數(shù)據(jù)格式的信息交換和自主操作。
ZigBee采用IEEE 802.15.4標準定義和構(gòu)建底層，并為低功率無線電部件提供良好的基礎(chǔ)。該標準最初發(fā)布于2003年，從那時起，它開始得到擴展和提高，先是在2006年，然后在2011年。15.4e和15.4g修訂已經(jīng)被商業(yè)無線電技術(shù)供應(yīng)商用于他們的應(yīng)用中，使他們的RF設(shè)備功耗減半，并且預期在下一代設(shè)備中進一步降低。這些修訂將對電池壽命產(chǎn)生重要的積極作用。
雖然802.15.4已經(jīng)充分利用了基礎(chǔ)無線電技術(shù)，但是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開發(fā)仍需花費較長的時間。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)堆棧，例如由Ember(2012年被Silicon Labs收購)開發(fā)的EmberZNet和由加州大學伯克利分校開發(fā)的TinyOS，被用于初期的802.15.4無線IC產(chǎn)品中，并且隨后得到進一步優(yōu)化以滿足系統(tǒng)需求。市場增長依賴于可實現(xiàn)互操作的標準化解決方案、提供更多資源去支持很多公司使用這種技術(shù)，ZigBee聯(lián)盟是近年來致力于為無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供標準化解決方案的幾個組織之一。
應(yīng)用協(xié)議棧——開發(fā)的最后一項——位于網(wǎng)狀協(xié)議棧的上層。應(yīng)用層傾向于側(cè)重更具體的應(yīng)用細節(jié)，為了達到真正的互操作性，必須開發(fā)通用接口和相關(guān)協(xié)議。
這些協(xié)議依賴于通用語言，從而使來自不同制造商的無線設(shè)備能夠相互通信。這樣互操作性要求可能存在競爭的公司在彼此產(chǎn)品相互依賴時進行合作、商定信息傳送協(xié)議以開發(fā)共同的標準。這種合作發(fā)生的一個領(lǐng)域是燈控產(chǎn)品(包括調(diào)光器和轉(zhuǎn)換開關(guān))。其他領(lǐng)域，像家庭和樓宇自動化，市場的力量還不能為設(shè)備生產(chǎn)商之間協(xié)同工作提供足夠的動力。
以ZigBee PRO為基礎(chǔ)
多年以來，為了確保市場能夠充分利用ZigBee的優(yōu)勢，已經(jīng)發(fā)布了多個ZigBee標準。ZigBee技術(shù)的穩(wěn)步增長促進了對協(xié)議及其可靠性的提升。為了滿足這些需求，ZigBee聯(lián)盟在2007年發(fā)布了ZigBee PRO規(guī)范，并在2008年發(fā)布了智能電網(wǎng)規(guī)范(Smart Energy Profile)。
ZigBee PRO專門為小型或大型網(wǎng)絡(luò)提供設(shè)備間的通信而進行了優(yōu)化。設(shè)備能夠加入網(wǎng)絡(luò)、與其他設(shè)備配對，并且能夠在沒有網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)管理員干預下運行。標準專門針對通常所需的小信息包進行了優(yōu)化。例如，IEEE 802.15.4僅支持最大信息包長度為127個字節(jié)。使用ZigBee PRO標準，具有成百上千節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)已被成功部署。
ZigBee PRO標準之前并沒有針對互聯(lián)網(wǎng)連接而優(yōu)化，然而當物聯(lián)網(wǎng)開始發(fā)展，性能方面的需求越來越多。不幸的是，現(xiàn)有協(xié)議和數(shù)據(jù)標準不能與當前的IP標準相匹配，不能直接用于互聯(lián)網(wǎng)。為了克服這種挑戰(zhàn)，智能網(wǎng)關(guān)被開發(fā)出來以提供所需的連接和轉(zhuǎn)換，但是他們的缺點是當有新設(shè)備或標準被開發(fā)后必須隨時更新。
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