ZigBee技術(shù)概要

Zigbee的由來
    在ZigBee技術(shù)的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)ZigBee技術(shù)盡管有許多優(yōu)點，但仍存在許多缺陷。對工業(yè)，家庭自動化控制和遙測遙控領(lǐng)域而言，ZigBee 技術(shù)顯得太復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等，……而工業(yè)自動化對無線通信的需求越來越強烈。正因此，經(jīng)過人們長期努力，Zigbee協(xié)議在2003 年中通過后，于2004正式問世了。 
Zigbee是什么
    Zigbee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，十分類似現(xiàn)有的移動通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡(luò)的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。例如，你可以通過互聯(lián)網(wǎng)在北京監(jiān)控云南某地的一個Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)。
    不同的是，Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要是為自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，而移動通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立；每個移動基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個 Zigbee“基站”卻不到1000元人民幣;每個Zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅本身可以與監(jiān)控對對象，例如傳感器連接直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，它還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料; 除此之外，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，和多個不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點（RFD）無線連接。
每個Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（FFD和RFD）可以可支持多到31個的傳感器和受控設(shè)備，每一個傳感器和受控設(shè)備終可以有8種不同的接口方式。可以采集和傳輸數(shù)字量和模擬量。
Zigbee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
Zigbee技術(shù)的目標(biāo)就是針對工業(yè)，家庭自動化，遙測遙控，汽車自動化、農(nóng)業(yè)自動化和醫(yī)療護(hù)理等,例如燈光自動化控制，傳感器的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。另外它還可以對局部區(qū)域內(nèi)移動目標(biāo)例如城市中的車輛進(jìn)行定位。
通常，符合如下條件之一的應(yīng)用，就可以考慮采用Zigbee技術(shù)做無線傳輸：　　 
1．  需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點多；
2．  要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設(shè)備成本低；
3．  要求數(shù)據(jù)傳輸可性高，安全性高；
4．  設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；
5．  電池供電；
6．  地形復(fù)雜，監(jiān)測點多，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；
7．  現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)；
8．  使用現(xiàn)存移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測遙控系統(tǒng)。
9．  使用GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動目標(biāo)的定位應(yīng)用。
Zigbee 技術(shù)的特點
省電：兩節(jié)五號電池支持長達(dá)6個月到2年左右的使用時間　　
可靠：采用了碰撞避免機(jī)制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；節(jié)點模塊之間具有自動動態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個Zigbee網(wǎng)絡(luò)中通過自動路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃浴?
時延短：針對時延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短　　
網(wǎng)絡(luò)容量大：可支持達(dá)65000個節(jié)點
安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的AES-128。高保密性：64位出廠編號和支持AES-128加密　　
Zigbee的發(fā)展前景
    Zigbee技術(shù)和RFID 技術(shù)在2004年就被列為當(dāng)今世界發(fā)展最快，市場前景最廣闊的十大最新技術(shù)中的兩個。關(guān)于這方面的報道，你只需在百度，或GOOGLE搜索欄中鍵入 “Zigbee”,你就會看到大量的有關(guān)報道?？傊窈笕舾赡?，都將是Zigbee技術(shù)飛速發(fā)展的時期。
Zigbee技術(shù)在我國的應(yīng)用情況
    盡管，國內(nèi)不少人已經(jīng)開始關(guān)注Zigbee這們新技術(shù)，而且也有不少單位開始涉足Zigbee技術(shù)的開發(fā)工作，然而，由于Zigbee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術(shù)，應(yīng)用軟件的開發(fā)必須和網(wǎng)絡(luò)傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結(jié)合在一起。因而深入理解這個來自國外的新技術(shù)，再組織一個在這幾個方面都有豐富經(jīng)驗的配套的隊伍，本身就不是一件容易的事情，因而，到目前為止，國內(nèi)目前除了成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)有限公司，真正將Zigbee技術(shù)開發(fā)成產(chǎn)品，并成功地用于解決幾個領(lǐng)域的實際生產(chǎn)問題而外，尚未見到其它報道。
Zigbee 和現(xiàn)有移動網(wǎng)（GPRS，CDMA-1X）的比較
1．  無網(wǎng)絡(luò)使用費：使用移動網(wǎng)需要長期支付網(wǎng)絡(luò)使用費，而且是按節(jié)點終端的數(shù)量計算的，而Zigbee沒有這筆費用；
2． 設(shè)備投入低：使用移動網(wǎng)需要購買移動終端設(shè)備，每個終端的價格在人民幣1000元上下，而使用Zigbee 網(wǎng)絡(luò)，不僅Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模塊（相當(dāng)于基站）費用每只人民幣不到1000元，而且，主要使用的網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點（相當(dāng)于手機(jī)）的價格還要低得多；
3．  通信更可靠：由于現(xiàn)有移動網(wǎng)主要是為手機(jī)通信而設(shè)計的，盡管CDMA-1X和GPRS可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，但實踐發(fā)現(xiàn)，不僅通信數(shù)率比設(shè)計速率低很多，而且數(shù)據(jù)通信的可靠信也存在一定的問題。而Zigbee網(wǎng)絡(luò)則是專門為控制數(shù)據(jù)的傳輸而設(shè)計的,因而控制數(shù)據(jù)的傳輸具有相當(dāng)?shù)谋ＷC。
4．  高度的靈活性和低成本：首先，通過使用覆蓋距離不同,功能不同的Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，以及其它非Zigbee系統(tǒng)的低成本的無線收發(fā)模塊，建立起一個 Zigbee局部自動化控制網(wǎng)，（這個網(wǎng)絡(luò)可以是星型，樹狀，網(wǎng)狀及其共同組成的復(fù)合網(wǎng)結(jié)構(gòu)）再通過互聯(lián)網(wǎng)或移動網(wǎng)與遠(yuǎn)端的計算機(jī)相連，從而實現(xiàn)低成本，高效率的工業(yè)自動化遙測遙控；
5．比起現(xiàn)有的移動網(wǎng)來，盡管Zigbee僅僅只是一個局域網(wǎng)，覆蓋區(qū)域有限，但它卻可以與現(xiàn)有的移動網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和其它通信網(wǎng)絡(luò)相連接，將許多Zigbee局域網(wǎng)相互連成為一個整體。有效的解決移動網(wǎng)的盲區(qū)覆蓋問題：我們知道，現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)在許多地方存在盲區(qū)，特別是鐵路，公路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個移動基站或直放站的費用是相當(dāng)可觀的，此時使用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行盲區(qū)覆蓋不僅經(jīng)濟(jì)有效，而且往往是現(xiàn)在唯一可行手段。
Zigbee與現(xiàn)有數(shù)傳電臺的比較
1． 可靠性高：由于Zigbee模塊的集成度遠(yuǎn)比一般數(shù)傳電臺高，分離元器件少，因而可靠性更高；
2．   使用方便安全：因為集成度高，比起一般數(shù)傳電臺來，Zigbee收法模塊體積可以做得很小，而且功耗低，例如成都西谷公司遠(yuǎn)距離傳輸模塊（2-5公里），最大發(fā)射電流比一個CDMA手機(jī)還要小許多，因而很容易集成或直接安放在到設(shè)備之中，不僅使用方便，而且在戶外使用時，不容易受到破壞；
3．   抗干擾力強，保密性好，誤碼率低：Zigbee收發(fā)模塊使用的是2.4G 直序擴(kuò)頻技術(shù)，比起一般FSK, ASK和跳頻的數(shù)傳電臺來，具有更好的抗干擾能力，和更遠(yuǎn)的傳輸距離；參閱我們網(wǎng)站中有關(guān)CDMA直序擴(kuò)頻技術(shù)的優(yōu)越性討論，和Cypress公司有關(guān)實驗報道。
4．  免費頻段：Zigbee使用的是免費頻段，而許多數(shù)傳電臺所使用的頻段不僅需要申請，而且每年都需要向國家無委會交納相當(dāng)?shù)念l率使用費。
5． 價格低： Zigbee數(shù)傳模塊的價格只有具有類似功能的數(shù)傳電臺的幾分之一；(2.4G,250kps,3-5公里距離DSSS 數(shù)傳模塊每只不到1000元人民幣)