ZigBee技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

　　ZigBee協(xié)議適應(yīng)無線傳感器的低花費(fèi)、低能量、高容錯(cuò)性等的要求。Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE 802.15.4。但I(xiàn)EEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟擴(kuò)展了IEEE，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。主要用于近距離無線連接。它有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。

　　Zigbee是一種新興的短距離、低速率無線網(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)方案。它有自己的無線電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。

　　Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE802.15.4這是EEE無線個(gè)人局域網(wǎng)（PAN， Personal area network）工作組的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，被稱作IEEE802.15.4（ Zigbee）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　ZigBee技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

　　1、低功耗：工作模式下，ZigBee技術(shù)的傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短。其次，在非工作模式情況下，ZigBee的節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)。設(shè)備搜索延遲一般為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備接入信道時(shí)延為15 ms。由于工作時(shí)間較短，收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節(jié)點(diǎn)非常省電。ZigBee節(jié)點(diǎn)的電池工作時(shí)間可以長達(dá)6個(gè)月到2年左右，對(duì)于某些占空比（工作時(shí)間/（工作時(shí)間+休眠時(shí)間））小于1%的應(yīng)用，電池的壽命甚至可以超過十年。相比較藍(lán)牙僅能工作數(shù)周，WIFI僅可工作數(shù)小時(shí)。

　　2、低成本：通過大幅簡(jiǎn)化協(xié)議，降低了對(duì)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)和計(jì)算能力的要求，。根據(jù)研究以8051的8位微控制器測(cè)算，全功能設(shè)備需要32K的代碼，精簡(jiǎn)功能只需要4KB的代碼，而且ZigBee協(xié)議專利免費(fèi)。

　　3、低速率：ZigBee工作在20-250kbit/s的較低速率，分別提供250kbit/s（2.4GHz）、40kbit/s（915MHz）和20kbit/s（868MHz）的原始數(shù)據(jù)吞吐率，能夠滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求。

　　4、近距離：ZigBe設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸范圍一般介于10-100米之間。在增加射頻發(fā)射功率后，傳輸范圍可增加到1-3km。如果通過路由和節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)發(fā)，傳輸距離可以更遠(yuǎn)。

　　5、短時(shí)延：ZigBee響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需要15ms。節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較藍(lán)牙需要3-10秒，WIFI需要3秒。

　　6、網(wǎng)絡(luò)容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使得它非常適宜支持簡(jiǎn)單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡(jiǎn)化功能器件（RFD）。對(duì)于全功能器件，要求它支持所有的49個(gè)參數(shù)。而對(duì)于簡(jiǎn)化功能器件，在最小配置時(shí)只要求他支持38個(gè)參數(shù)。一個(gè)全功能器件可以與簡(jiǎn)化功能器件和其他全功能器件通話， 可以按3種方式工作，分別是個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器、協(xié)調(diào)器或器件。而簡(jiǎn)化功能器件只能與全功能器件通話，僅用于非常簡(jiǎn)單的應(yīng)用。一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)最多包括有255個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其中有一個(gè)是主控（Master）設(shè)備，其余則是從屬（Slove）設(shè)備。若是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（Network Coordinator），整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以支持超過64000個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，再加上各個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器可以相互連接，整個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目將是十分可觀。

　　7、高安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能。在數(shù)據(jù)傳輸過程中提供了三級(jí)安全性。第一級(jí)實(shí)際是無安全方式，對(duì)于某種應(yīng)用，如果安全并不重要或者上層已經(jīng)提供了足夠的安全保護(hù)，器件就可以選擇這種方式來轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。對(duì)于第二級(jí)的安全級(jí)別，器件可以使用接入控制清單（ACL）來防止非法器件來獲取數(shù)據(jù)，在這一級(jí)不采取加密措施。第三級(jí)安全級(jí)別在數(shù)據(jù)傳輸過程中，采用AES的對(duì)稱密碼。AES可以用來保護(hù)數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法用戶。

　　8、免執(zhí)照頻段：ZigBee設(shè)備物理層采用工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療（ISM）頻段。

　　9、數(shù)據(jù)傳輸可靠：ZigBee的媒質(zhì)傳入控制層（MAC層）采用talk-when-ready的碰撞避免機(jī)制。在這種完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需求時(shí)則立刻發(fā)送，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)分組都必須等待接收方的確認(rèn)消息，并進(jìn)行確認(rèn)信息回復(fù)。若沒有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了沖突，將重傳一次。采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳送的可靠性。ZigBee為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)競(jìng)爭(zhēng)和沖突。同時(shí)，ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。

　　ZigBee技術(shù)缺點(diǎn)

　　1、成本：目前ZIGBEE芯片出貨量比較大的TI公司，芯片其成本均在2~3美金左右，再考慮到其他外圍器件和相關(guān)2.4G射頻器件，成本難以低于10美金，針對(duì)智能家居這種成本敏感而有需要大量節(jié)點(diǎn)的家用設(shè)備，其成本頗為尷尬。

　　2、通信穩(wěn)定性：目前國內(nèi)Zigbee技術(shù)主要采用ISM頻段中的2.5G頻率，其衍射能力弱，穿墻能力弱。家居環(huán)境中，即使是一扇門，一扇窗，一堵非承重墻，也會(huì)讓信號(hào)大打折扣。當(dāng)然，有些廠家會(huì)使用射頻功放，對(duì)2.5G信號(hào)進(jìn)行放大，但是這樣會(huì)造成額外的輻射污染，同時(shí)也和ZIGBEE低功耗，節(jié)能的初衷背道而馳。

　　3、自組網(wǎng)能力：Zigbee技術(shù)的主要特點(diǎn)是支持自組網(wǎng)能力強(qiáng)，自恢復(fù)能力強(qiáng)，因此，對(duì)于井下定位，停車場(chǎng)車位定位，室外溫濕度采集，污染采集等應(yīng)用非常具有吸引力。然而，對(duì)于智能家居的應(yīng)用場(chǎng)景中，開關(guān)，插座，窗簾的位置一旦固定，一直不變，自組網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)也就不復(fù)存在，但是自組網(wǎng)所耗費(fèi)的時(shí)間和資源卻依舊高昂。

　　總結(jié)

　　Zigbee是一種新興的專為低速率無線個(gè)域網(wǎng)（LR-WPAN）而設(shè)計(jì)的低成本、低功耗的短距離無線通信協(xié)議，能夠廣泛的應(yīng)用于軍事、工業(yè)、智能家居等領(lǐng)域。但由于Zigbee技術(shù)出現(xiàn)較晚，其規(guī)范及應(yīng)用仍在不斷的完善和發(fā)展之中。