與蜂共舞—ZigBee技術(shù)一瞥

　　摘要： 本文從ZigBee的發(fā)展歷史入手，探討了這種基于無(wú)線(xiàn)傳感器技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的協(xié)議棧、性能分析和各種應(yīng)用領(lǐng)域，全面構(gòu)建了完整的ZigBee技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展藍(lán)圖。

　　關(guān)鍵詞： 短距離無(wú)線(xiàn)通信;ZigBee;IEEE 802.15.4

　　概述

　　“ZigBee”是什么?從字面上猜像是一種蜜蜂。因?yàn)椤癦igBee”這個(gè)詞由“Zig”和“Bee”兩部分組成，“Zig”取自英文單詞“zigzag”，意思是走“之”字形，“bee”英文是蜜蜂的意思，所以“ZigBee”就是跳著“之”字形舞的蜜蜂。不過(guò)，ZigBee并非是一種蜜蜂，事實(shí)上，它與藍(lán)牙類(lèi)似是一種新興的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，國(guó)內(nèi)也有人翻譯成“紫蜂”。下面就讓我們一起進(jìn)入這只蜜蜂的世界，與蜂共舞吧!

　　這只蜜蜂的來(lái)頭還是要從它的歷史開(kāi)始說(shuō)起，早在上世紀(jì)末，就已經(jīng)有人在考慮發(fā)展一種新的通信技術(shù)，用于傳感控制應(yīng)用(sensor and control)，這個(gè)想法后來(lái)在IEEE 802.15工作組當(dāng)中提出來(lái)，于是就成立了TG4工作組，并且制定了規(guī)范IEEE 802.15.4。但是IEEE 802的規(guī)范只專(zhuān)注于底層，要達(dá)到產(chǎn)品的互操作和兼容，還需要定義高層的規(guī)范，于是2002年ZigBee Alliance成立，正式有了“ZigBee”這個(gè)名詞。兩年之后，ZigBee的第一個(gè)規(guī)范ZigBee V1.0誕生，但這個(gè)規(guī)范推出的比較倉(cāng)促，存在一些錯(cuò)誤，并不實(shí)用。此后ZigBee Alliance又經(jīng)過(guò)兩年的努力，推出了新的規(guī)范ZigBee 2006，這是一個(gè)比較完善的規(guī)范。據(jù)聯(lián)盟最新的消息，今年年底將會(huì)發(fā)布更新版本的規(guī)范ZigBee 2007，這個(gè)版本增加了一些新的特性。

　　從ZigBee的發(fā)展歷史可以看到，它和IEEE 802.15.4有著密切的關(guān)系，事實(shí)上ZigBee的底層技術(shù)就是基于IEEE 802.15.4的，因此有一種說(shuō)法認(rèn)為ZigBee和IEEE 802.15.4是同一個(gè)東西，或者說(shuō)“ZigBee”只是IEEE 802.15.4的名字而已，其實(shí)這是一種誤解。實(shí)際上ZigBee和IEEE 802.15.4的關(guān)系，有點(diǎn)類(lèi)似于WiMAX和IEEE 802.16，Wi-Fi和IEEE 802.11，Bluetooth和IEEE 802.15.1?！癦igBee”可以看作是一個(gè)商標(biāo)，也可以看作是一種技術(shù)，當(dāng)把它看作一種技術(shù)的時(shí)候，它表示一種高層的技術(shù)，而物理層和MAC層直接引用IEEE 802.15.4。事物是不斷的發(fā)展變化的，尤其是通信技術(shù)，可以想象將來(lái)的ZigBee可能不會(huì)使用IEEE 802.15.4定義的底層，就跟藍(lán)牙(Bluetooth)宣布下一代底層采用UWB技術(shù)一樣，但是“ZigBee”這個(gè)商標(biāo)以及高層的技術(shù)還會(huì)繼續(xù)保留。

　　ZigBee協(xié)議棧速讀

　　我們無(wú)法預(yù)料將來(lái)ZigBee會(huì)基于怎樣的底層技術(shù)，只好從它現(xiàn)在的底層——IEEE 802.15.4開(kāi)始了解，IEEE 802.15.4包括物理層和MAC層兩部分。ZigBee工作在三種頻帶上，分別是用于歐洲的868MHz頻帶，用于美國(guó)的915MHz頻帶，以及全球通用的2.4GHz頻帶，但這三個(gè)頻帶的物理層并不相同，它們各自的信道帶寬分別是0.6MHz, 2MHz和5MHz，分別有1個(gè)，10個(gè)和16個(gè)信道。不同頻帶的擴(kuò)頻和調(diào)制方式也有所區(qū)別，雖然都使用了直接序列擴(kuò)頻(DSSS)的方式，但從比特到碼片的變換方式有比較大的差別;調(diào)制方面都使用了調(diào)相技術(shù)，但868MHz和915MHz頻段采用的是BPSK，而2.4GHz頻段采用的是OQPSK。我們可以以2.4GHz頻段為例看看發(fā)射機(jī)基帶部分的框圖(如圖1)，可以看到物理層部分非常簡(jiǎn)單，而IEEE 802.15.4芯片的低價(jià)格正是得益于底層的簡(jiǎn)單性?？赡芪覀儠?huì)擔(dān)心它的性能，但我們可以再看看它和Bluetooth/IEEE 802.15.1以及WiFi/IEEE 802.11的性能比較(如圖2)，在同樣比特信噪比的情況下，IEEE 802.15.4要優(yōu)于其他兩者。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)具有一定的抗干擾效果，同時(shí)在其他條件相同情況下傳輸距離要大于跳頻技術(shù)。在發(fā)射功率為0dBm的情況下，Bluetooth通常能有10m作用范圍，而基于IEEE 802.15.4的ZigBee在室內(nèi)通常能達(dá)到30~50m作用距離，在室外如果障礙物較少，甚至可以達(dá)到100m作用距離;同時(shí)調(diào)相技術(shù)的誤碼性能要優(yōu)于調(diào)頻和調(diào)幅技術(shù)。因此綜合起來(lái)，IEEE 802.15.4具有性能比較好的物理層。另一方面，我們可以看到IEEE 802.15.4的數(shù)據(jù)速率并不高，對(duì)于2.4GHz頻段只有250kb/s，而868MHz頻段只有20kb/s，915MHz頻段只有40kb/s。因此我們完全可以把它歸為低速率的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。

圖1 IEEE 802。15.4 物理層2.4GHz頻段發(fā)射機(jī)基帶框圖

圖2 幾種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)性能比較

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　　物理層的上面是MAC層，它的核心是信道接入技術(shù)，包括時(shí)分復(fù)用GTS技術(shù)和隨機(jī)接入信道技術(shù)CSMA/CA。不過(guò)ZigBee實(shí)際上并沒(méi)有對(duì)時(shí)分復(fù)用GTS技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的支持，因此我們可以暫不考慮它，而專(zhuān)注于CSMA/CA。ZigBee/IEEE 802.15.4的網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)都工作在同一個(gè)信道上，因此如果鄰近的節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)就有可能發(fā)生沖突。為此MAC層采用了CSMA/CA的技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先監(jiān)聽(tīng)信道，如果信道空閑則可以發(fā)送數(shù)據(jù)，否則就要進(jìn)行隨機(jī)的退避，即延遲一段隨機(jī)時(shí)間，然后再進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，這個(gè)退避的時(shí)間是指數(shù)增長(zhǎng)的，但有一個(gè)最大值，即如果上一次退避之后再次監(jiān)聽(tīng)信道忙，則退避時(shí)間要增倍，這樣做的原因是如果多次監(jiān)聽(tīng)信道都忙，有可能表明信道上的數(shù)據(jù)量大，因此讓節(jié)點(diǎn)等待更多的時(shí)間，避免繁忙的監(jiān)聽(tīng)。通過(guò)這種信道接入技術(shù)，所有節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)共享同一個(gè)信道。在MAC層當(dāng)中還規(guī)定了兩種信道接入模式，一種是信標(biāo)(beacon)模式，另一種是非信標(biāo)模式。信標(biāo)模式當(dāng)中規(guī)定了一種“超幀”的格式，在超幀的開(kāi)始發(fā)送信標(biāo)幀，里面含有一些時(shí)序以及網(wǎng)絡(luò)的信息，緊接著是競(jìng)爭(zhēng)接入時(shí)期，在這段時(shí)間內(nèi)各節(jié)點(diǎn)以競(jìng)爭(zhēng)方式接入信道，再后面是非競(jìng)爭(zhēng)接入時(shí)期，節(jié)點(diǎn)采用時(shí)分復(fù)用的方式接入信道，然后是非活躍時(shí)期，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一個(gè)超幀周期的開(kāi)始又發(fā)送信標(biāo)幀。而非信標(biāo)模式則比較靈活，節(jié)點(diǎn)均以競(jìng)爭(zhēng)方式接入信道，不需要周期性的發(fā)送信標(biāo)幀。顯然，在信標(biāo)模式當(dāng)中由于有了周期性的信標(biāo)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)都能進(jìn)行同步，但這種同步網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不會(huì)很大。實(shí)際上，在ZigBee當(dāng)中用得更多的可能是非信標(biāo)模式。

　　MAC層往上就屬于ZigBee真正定義的部分了，我們可以參看一下ZigBee的協(xié)議棧(圖3)。底層技術(shù)，包括物理層和MAC層由IEEE 802.15.4制定，而高層的網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用支持子層(APS)、應(yīng)用框架(AF)、ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZDO)和安全組件(SSP)，均由ZigBee Alliance所制定。

圖3  ZigBee協(xié)議棧

　　這些部分當(dāng)中最下面的是網(wǎng)絡(luò)層。和其他技術(shù)一樣，ZigBee網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是路由，路由算法是它的核心。目前ZigBee網(wǎng)絡(luò)層主要支持兩種路由算法—樹(shù)路由和網(wǎng)狀網(wǎng)路由。樹(shù)路由采用一種特殊的算法，具體可以參考ZigBee的協(xié)議棧規(guī)范。它把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)看作是以協(xié)調(diào)器為根的一棵樹(shù)，因?yàn)檎麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)是由協(xié)調(diào)器所建立的，而協(xié)調(diào)器的子節(jié)點(diǎn)可以是路由器或者是末端節(jié)點(diǎn)，路由器的子節(jié)點(diǎn)也可以是路由器或者末端節(jié)點(diǎn)，而末端節(jié)點(diǎn)沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于樹(shù)的葉子。這種結(jié)構(gòu)又好像蜂群的結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)器相當(dāng)于蜂后，是唯一的，而路由器相當(dāng)于雄蜂，數(shù)目不多，末端節(jié)點(diǎn)則相當(dāng)于數(shù)量最多的工蜂。其實(shí)有很多地方仔細(xì)一想，就可以發(fā)現(xiàn)ZigBee和蜂群的許多暗合之處。樹(shù)路由利用了一種特殊的地址分配算法，使用四個(gè)參數(shù)—深度、最大深度、最大子節(jié)點(diǎn)數(shù)和最大子路由器數(shù)來(lái)計(jì)算新節(jié)點(diǎn)的地址，于是尋址的時(shí)候根據(jù)地址就能計(jì)算出路徑，而路由只有兩個(gè)方向—向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送或者向父節(jié)點(diǎn)發(fā)送。樹(shù)狀路由不需要路由表，節(jié)省存儲(chǔ)資源，但缺點(diǎn)是很不靈活，浪費(fèi)了大量的地址空間，并且路由效率低，因此常常作為最后的路由方法，或者干脆不用。ZigBee當(dāng)中還有一種路由方法是網(wǎng)狀網(wǎng)路由，這種方法實(shí)際上是AODV路由算法的一個(gè)簡(jiǎn)化版本，非常適合于低成本的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)的路由。它可以用于較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，需要節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)路由表，耗費(fèi)一定的存儲(chǔ)資源，但往往能達(dá)到最優(yōu)的路由效率，而且使用靈活。除了這兩種路由方法，ZigBee當(dāng)中還可以進(jìn)行鄰居表路由，其實(shí)鄰居表可以看作是特殊的路由表，只不過(guò)只需要一跳就可以發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)。

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　　網(wǎng)絡(luò)層的上面是應(yīng)用層，包括了APS、AF和ZDO幾部分，主要規(guī)定了一些和應(yīng)用相關(guān)的功能，包括端點(diǎn)(endpoint)的規(guī)定，還有綁定(binding)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和設(shè)備發(fā)現(xiàn)等等。其中端點(diǎn)是應(yīng)用對(duì)象存在的地方，ZigBee允許多個(gè)應(yīng)用同時(shí)位于一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，例如一個(gè)節(jié)點(diǎn)具有控制燈光的功能，又具有感應(yīng)溫度的功能，又具有收發(fā)文本消息的功能，這種設(shè)計(jì)有利于復(fù)雜ZigBee設(shè)備的出現(xiàn)。而綁定是用于把兩個(gè)“互補(bǔ)的”應(yīng)用聯(lián)系在一起，如開(kāi)關(guān)應(yīng)用和燈的應(yīng)用。更通俗的理解，“綁定”可以說(shuō)是通信的一方了解另一方的通信信息的方法，比如開(kāi)關(guān)需要控制“燈”，但它一開(kāi)始并不知道“燈”這個(gè)應(yīng)用所在的設(shè)備地址，也不知道其端點(diǎn)號(hào)，于是它可以廣播一個(gè)消息，當(dāng)“燈”接收到之后給出響應(yīng)，于是開(kāi)關(guān)就可以記錄下“燈”的通信信息，以后就可以根據(jù)記錄的通信信息去直接發(fā)送控制信息了。服務(wù)發(fā)現(xiàn)和設(shè)備發(fā)現(xiàn)是應(yīng)用層需要提供的，ZigBee定義了幾種描述符，對(duì)設(shè)備以及提供的服務(wù)可以進(jìn)行描述，于是可以通過(guò)這些描述符來(lái)尋找合適的服務(wù)或者設(shè)備。

　　ZigBee還提供了安全組件，采用了AES128的算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)，另外還規(guī)定了信任中心(trust center)的角色—全網(wǎng)有一個(gè)信任中心，用于管理密鑰和管理設(shè)備，可以執(zhí)行設(shè)置的安全策略。

　　ZigBee性能分析

　　上面對(duì)ZigBee協(xié)議棧作了一些介紹，要知道ZigBee能勝任什么工作，還需要作進(jìn)一步的分析，主要有幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)速率、可靠性、時(shí)延、能耗特性、組網(wǎng)和路由。

　　ZigBee的數(shù)據(jù)速率比較低，在2.4GHz的頻段也只有250kb/s，而且這只是鏈路上的速率，除掉幀頭開(kāi)銷(xiāo)、信道競(jìng)爭(zhēng)、應(yīng)答和重傳，真正能被應(yīng)用所利用的速率可能不足100kb/s，并且這余下的速率也可能要被鄰近多個(gè)節(jié)點(diǎn)和同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)應(yīng)用所瓜分。所以我們不能奢望ZigBee去做一些如傳輸視頻之類(lèi)的高難度的事情，起碼目前是這樣，而應(yīng)該聚焦于一些低速率的應(yīng)用，比如人們?cè)缇徒o它找好的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域—傳感和控制。

　　至于可靠性，ZigBee有很多方面進(jìn)行保證，首先是物理層采用了擴(kuò)頻技術(shù)，能夠在一定程度上抵抗干擾，而MAC層和應(yīng)用層(APS部分)有應(yīng)答重傳功能，另外MAC層的CSMA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)發(fā)送之前先監(jiān)聽(tīng)信道，也可以起到避開(kāi)干擾的作用，網(wǎng)絡(luò)層采用了網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式(圖4)，從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)可以有多條路徑，路徑的冗余加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的健壯性，如果原先的路徑出現(xiàn)了問(wèn)題，比如受到干擾，或者其中一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，ZigBee可以進(jìn)行路由修復(fù)，另選一條合適的路徑來(lái)保持通信(圖5、圖6)。據(jù)了解，在最新的ZigBee 2007協(xié)議棧規(guī)范當(dāng)中，將會(huì)引入一個(gè)新的特性——頻率捷變(frequency agility)，這也是ZigBee加強(qiáng)其可靠性的一個(gè)重要特性。這個(gè)特性大致的意思是當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外界干擾，比如Wi-Fi的干擾，無(wú)法正常工作時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)的切換到另一個(gè)工作信道上。

圖4  ZigBee可靠的網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)方式

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圖5  ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外部干擾

圖6  通過(guò)更換路徑避開(kāi)干擾

　　時(shí)延也是一個(gè)重要的考察因素。由于ZigBee采用隨機(jī)接入MAC層，并且不支持時(shí)分復(fù)用的信道接入方式，因此對(duì)于一些實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)并不能很好支持。而且由于發(fā)送沖突和多跳，使得時(shí)延變成一個(gè)不易確定的因素。

　　能耗特性是ZigBee的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通常情況下，ZigBee節(jié)點(diǎn)所承載的應(yīng)用數(shù)據(jù)速率都比較低，在不需要通信的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入很低功耗的休眠狀態(tài)，此時(shí)能耗可能只有正常工作狀態(tài)的千分之一。由于一般情況下休眠的時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的大部分，有時(shí)可能正常工作的時(shí)間還不到1%，因此達(dá)到很高的節(jié)能效果。在這種情況下，ZigBee的網(wǎng)絡(luò)有可能依靠普通的電池連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一兩年。當(dāng)然，ZigBee節(jié)點(diǎn)能夠方便的在休眠狀態(tài)和正常運(yùn)行狀態(tài)之間靈活的切換，和它底層的特性是分不開(kāi)的。ZigBee從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到活躍狀態(tài)一般只需要十幾毫秒，而且由于使用直接擴(kuò)頻而不是跳頻技術(shù)，重新接入信道的時(shí)間也很快。

　　最后是組網(wǎng)和路由特性，它們屬于網(wǎng)絡(luò)層的特性，ZigBee在這方面做得相當(dāng)出色。首先是大規(guī)模的組網(wǎng)能力——ZigBee可以支持每個(gè)網(wǎng)絡(luò)多達(dá)六萬(wàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)，相比之下，Bluetooth只支持每個(gè)網(wǎng)絡(luò)8個(gè)節(jié)點(diǎn)。這是因?yàn)閆igBee的底層采用了直擴(kuò)技術(shù)，如果采用非信標(biāo)模式，網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)展得很大，因?yàn)椴恍枰?。而且?jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)和重新加入網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程也很快，一般可以做到一秒以?xún)?nèi)甚至更快，而B(niǎo)luetooth通常需要3s時(shí)間。在路由方面，ZigBee支持可靠性很高的網(wǎng)狀網(wǎng)的路由，因此可以布設(shè)范圍很廣的網(wǎng)絡(luò)，并且支持多播和廣播的特性，能夠給豐富的應(yīng)用帶來(lái)有力的支撐。

　　ZigBee應(yīng)用淺談

　　上面介紹了ZigBee的一些技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也談到了不足之處，目前有些說(shuō)法把它跟其它他的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，如Wi-Fi、Bluetooth、RFID、NFC等等進(jìn)行類(lèi)比，說(shuō)某種技術(shù)不如另一種，甚至說(shuō)某種技術(shù)要取代另一種，這樣的說(shuō)法是片面的。作為一種低速率的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，ZigBee有其自身的特點(diǎn)，因此應(yīng)該有為它量身定做的應(yīng)用，盡管在某些應(yīng)用方面可能和其他技術(shù)重疊。下面就來(lái)簡(jiǎn)單看看ZigBee可能的一些應(yīng)用，包括智能家庭、工業(yè)控制、自動(dòng)抄表、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和電信應(yīng)用。

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　　智能家庭：家里可能都有很多電器和電子設(shè)備，如電燈、電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、電腦、空調(diào)等等，可能還有煙霧感應(yīng)、報(bào)警器和攝像頭等設(shè)備，以前我們最多可能就做到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制，但如果使用了ZigBee技術(shù)，可以把這些電子電器設(shè)備都聯(lián)系起來(lái)，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，甚至可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到Internet，這樣用戶(hù)就可以方便的在任何地方監(jiān)控自己家里的情況，并且省卻了在家里布線(xiàn)的煩惱。

　　工業(yè)控制：工廠環(huán)境當(dāng)中有大量的傳感器和控制器，可以利用ZigBee技術(shù)把它們連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，加強(qiáng)作業(yè)管理，降低成本。

　　自動(dòng)抄表：抄表可能是大家比較熟悉的事情，像煤氣表、電表、水表等等，每個(gè)月或每個(gè)季度可能都要統(tǒng)計(jì)一下讀數(shù)，報(bào)給煤氣、電力或者供水公司，然后根據(jù)讀數(shù)來(lái)收費(fèi)?，F(xiàn)在在大多數(shù)地方還是使用人工的方式來(lái)進(jìn)行抄表，逐家逐戶(hù)的敲門(mén)，很不方便。而ZigBee可以用于這個(gè)領(lǐng)域，利用傳感器把表的讀數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)把讀數(shù)直接發(fā)送到提供煤氣或水電的公司。使用ZigBee進(jìn)行抄表還可以帶來(lái)其它好處，比如煤氣或水電公司可以直接把一些信息發(fā)送給用戶(hù)，或者和節(jié)能相結(jié)合，當(dāng)發(fā)現(xiàn)能源使用過(guò)快的時(shí)候可以自動(dòng)降低使用速度。

　　醫(yī)療監(jiān)護(hù)：電子醫(yī)療監(jiān)護(hù)是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在人體身上安裝很多傳感器，如測(cè)量脈搏、血壓，監(jiān)測(cè)健康狀況，還有在人體周?chē)h(huán)境放置一些監(jiān)視器和報(bào)警器，如在病房環(huán)境，這樣可以隨時(shí)對(duì)人的身體狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生問(wèn)題，可以及時(shí)做出反應(yīng)，比如通知醫(yī)院的值班人員。這些傳感器、監(jiān)視器和報(bào)警器，可以通過(guò)ZigBee技術(shù)組成一個(gè)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)，由于是無(wú)線(xiàn)技術(shù)，傳感器之間不需要有線(xiàn)連接，被監(jiān)護(hù)的人也可以比較自由的行動(dòng)，非常方便。

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：傳感器網(wǎng)絡(luò)也是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)，像貨物跟蹤、建筑物監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)等方面都有很好的應(yīng)用前景。傳感器網(wǎng)絡(luò)要求節(jié)點(diǎn)低成本、低功耗，并且能夠自動(dòng)組網(wǎng)、易于維護(hù)、可靠性高。ZigBee在組網(wǎng)和低功耗方面的優(yōu)勢(shì)使得它成為傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一個(gè)很好的技術(shù)選擇。

　　電信應(yīng)用：在2006年初的時(shí)候，意大利電信就宣布她研發(fā)了一種集成了ZigBee技術(shù)的SIM卡，并命名為“ZSIM”[5]。其實(shí)這種SIM卡只是把ZigBee集成在電信終端上的一種手段。而ZigBee聯(lián)盟也在2007年4月發(fā)布新聞，說(shuō)聯(lián)盟的成員在開(kāi)發(fā)電信相關(guān)的應(yīng)用[6]。如果ZigBee技術(shù)真得可以在電信領(lǐng)域開(kāi)展起來(lái)，那么將來(lái)用戶(hù)就可以利用手機(jī)來(lái)進(jìn)行移動(dòng)支付，并且在熱點(diǎn)地區(qū)可以獲得一些感興趣的信息，如新聞、折扣信息，用戶(hù)也可以通過(guò)定位服務(wù)獲知自己的位置。雖然現(xiàn)在的GPS定位服務(wù)已經(jīng)做得很好，但卻很難支持室內(nèi)的定位，而ZigBee的定位功能正好彌補(bǔ)這一缺陷。

　　結(jié)語(yǔ)

　　ZigBee為我們描繪了一個(gè)美好的未來(lái)，或許這些場(chǎng)景里我們不會(huì)太遙遠(yuǎn)了，讓我們拭目以待，這只蜜蜂將會(huì)給我們的工作和生活帶來(lái)怎樣的變化。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1 Bob Heile, “Wireless Sensors and Control Networks: Enabling New Opportunities”

　　2 Ian Marsden, “Network Layer Overview”

　　3 ZigBee Alliance, “ZigBee Specification”

　　4 ZigBee Alliance, “ZigBee Unveils Comprehensive New Features”

　　5 Maura, Turolla, Elisa Alessio, “ZigBee Value for a Telecom Operator”

　　6 ZigBee Alliance, “ZigBee Alliance Members Connect With Telecom Market”