1. ZigBee技術(shù)簡介
Zigbee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。它此前被稱作“HomeRF Lite”或“FireFly”無線技術(shù)，主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)就可以進入計算機用于分析或者被另外一種無線技術(shù)如WiMax收集。
2. ZigBee技術(shù)的起源與發(fā)展
ZigBee技術(shù)的起源：
ZigBee的底層技術(shù)基于IEEE 802.15.4，IEEE802.15.4規(guī)范是一種經(jīng)濟、高效、低數(shù)據(jù)速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/915MHz的無線技術(shù)，用于個人區(qū)域網(wǎng)和對等網(wǎng)絡(luò)。它是ZigBee應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)自動化對于無線技術(shù)的以來不斷增加，而藍(lán)牙技術(shù)無法滿足這種需求。經(jīng)過人們長期努力，ZigBee協(xié)議在2003年正式問世。另外，Zigbee使用了在它之前所研究過的面向家庭網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議Home RF Lite。
ZigBee 技術(shù)的發(fā)展
- 2001年8月，ZigBee Alliance成立。
- 2004年，ZigBee V1.0誕生。它是Zigbee規(guī)范的第一個版本。由于推出倉促，存在一些錯誤。
- 2006年，推出ZigBee 2006，比較完善。
- 2007年底，ZigBee PRO推出。
- 2009年3月，Zigbee RF4CE推出，具備更強的靈活性和遠(yuǎn)程控制能力。
- 2009年開始，Zigbee采用了IETF的IPv6 6Lowpan標(biāo)準(zhǔn)作為新一代智能電網(wǎng)Smart Energy(SEP 2.0)的標(biāo)準(zhǔn)，致力于形成全球統(tǒng)一的易于與互聯(lián)網(wǎng)集成的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡(luò)通信。隨著美國及全球智能電網(wǎng)的建設(shè)，Zigbee將逐漸被IPv6/6Lowpan標(biāo)準(zhǔn)所取代。
3. ZigBee的技術(shù)特點
- 數(shù)據(jù)傳輸速率低：最大是250k字節(jié)/秒，專注于低傳輸速率應(yīng)用；
- 功耗低：其工作功耗遠(yuǎn)小于WiFi的工作功耗；
- 抗干擾性強：在低信噪比的環(huán)境下，Zigbee具有很強的抗干擾性能；在相同的環(huán)境中，Zigbee抗干擾性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于藍(lán)牙和WiFi；
- 成本低：因為Zigbee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本。且Zigbee協(xié)議免收專利費；
- 時延短：通常時延都在15毫秒至30毫秒之間；
- 高安全性：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AES-128，同時可以靈活確定其安全屬性；
- 高可靠性：Zigbee在物理層和通信協(xié)議設(shè)計上保證了通信的高可靠性，這點對高要求的工業(yè)級應(yīng)用非常重要；
- 網(wǎng)絡(luò)容量大：每個Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可支持65535個設(shè)備，也就是說，每個Zigbee設(shè)備可以與另外65535臺設(shè)備相連接；
- 優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰Γ篫igBee具有星型、樹型和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且ZigBee無線網(wǎng)路具有自組織和自愈的能力；
- 有效范圍靈活、布網(wǎng)容易：Zigbee網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋范圍從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里，具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定。另外，通過Zigbee無線路由器極大降低了Zigbee網(wǎng)絡(luò)布網(wǎng)及調(diào)試的難度和時間，并消除了無線通信死角；
- 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(zhí)照頻段。
4. ZigBee的缺點
ZigBee技術(shù)的不足：Zigbee有以下幾個缺點首先是價格相對昂貴，其次協(xié)議占帶寬的開銷量對信道帶寬要求較高，而這反過來會影響通訊距離和環(huán)境適應(yīng)性，在實際應(yīng)用中只好提高發(fā)射功率，這就與zigbee宣稱的許多優(yōu)點諸如低功耗矛盾。接著，在技術(shù)實現(xiàn)方面，zigbee協(xié)議開發(fā)難度很大，大多數(shù)zigbee協(xié)議還沒開源，各家廠商通信協(xié)議互不兼容，極大的阻礙了設(shè)備的統(tǒng)一性。最后就是目前zigbee抗干擾性差，信號衰減快，即使節(jié)點間隔得人多了，通信都會有困難。
5. ZigBee與其他無線技術(shù)的區(qū)別
|
GPRS/CDMA |
WIMAX(802.16) |
WIFI(802.11) |
BLUETOOTH(802.15.1) |
ZIGBEE(802.15.3) |
| 應(yīng)用重點 |
語音/數(shù)據(jù) |
無線城域/廣域網(wǎng) |
WEB/EMAIL/
MEDIA |
電纜替代品 |
監(jiān)控 |
| 系統(tǒng)資源 |
16MB+ |
|
1MB+ |
250KB+ |
4-32KB+ |
| 終端功耗 |
較高 |
高 |
較高 |
較高 |
小 |
| 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模 |
無限制 |
大 |
較小 |
點對點 |
65000點 |
| 帶寬 |
14.4K以上 |
可達(dá)1G |
11M以上 |
720K |
250K |
| 傳輸距離 |
無限制 |
幾十公里 |
幾百米-幾公里 |
<10米 |
幾百米-幾公里 |
| 優(yōu)勢 |
覆蓋范圍大質(zhì)量保障 |
覆蓋范圍大帶寬投資成本低 |
速度，靈活 |
價格低，方便 |
可靠/低功耗/靈活 |
