zigbee技術(shù)幾大難題在哪

　　盡管 Zigbee技術(shù)在2004年，就被列為當(dāng)今世界發(fā)展最快，最具市場(chǎng)前景的十大新技術(shù)之一；

　　什么是ZigBee

　　首先ZigBee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，主要適合于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時(shí)支持地理定位功能。由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花粉所在方位和遠(yuǎn)近信息的，也就是蜜蜂依靠著這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信“網(wǎng)絡(luò)”，因此ZigBee的發(fā)明者們形象地利用蜜蜂的這種行為來(lái)形象地描述這種無(wú)線信息傳輸技術(shù)。

　　Zigbee技術(shù)有哪些特點(diǎn)

　　ZigBee的特點(diǎn)主要有以下八個(gè)方面：

　?。?）低功耗：在低耗電待機(jī)模式下，2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6-24個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。這是ZigBee的突出優(yōu)勢(shì)。相比之下藍(lán)牙可以工作數(shù)周、WiFi可以工作數(shù)小時(shí);

　　（2）低成本：通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議降低成本（不足藍(lán)牙的1/10），也降低了對(duì)通信控制器的要求，按預(yù)測(cè)分析，以8051的8位微控制器測(cè)算，全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼，子功能節(jié)點(diǎn)少至4KB代碼，而且ZigBee的協(xié)議專利免費(fèi);

　?。?）低速率：ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求;

　?。?）近距離：傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到1-3km，這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離。如果通過(guò)路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn);

　?。?）短時(shí)延：ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需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3-10s、WiFi需要3s;

　?。?）高容量：ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn);同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng);

　　（7）高安全：ZigBee提供了三級(jí)安全模式，包括無(wú)安全設(shè)定、使用接入控制清單（ACL）防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES128）的對(duì)稱密碼，以靈活確定其安全屬性;

　　（8）免執(zhí)照頻段：采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療2.4GHz（全球）頻段。

? ? zigbee技術(shù)幾大難題

　　關(guān)于Zigbee技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，大家在論壇上也進(jìn)行了許多討論，到目前為止，國(guó)內(nèi)外許多廠商也都開發(fā)生產(chǎn)了各種各樣的 Zigbee產(chǎn)品，并在應(yīng)用推廣上做了大量的工作，然而，實(shí)事求是的講，真正完全使用Zigbee技術(shù)來(lái)解決具體實(shí)際問(wèn)題，有意義的案例則非常有限。 Zigbee似乎成了一種時(shí)髦，但眼下還不能做到真正實(shí)用的新技術(shù)。就其原因，除了作為一種新技術(shù)，它本身需要有一個(gè)技術(shù)改進(jìn)和成熟，以及市場(chǎng)培育的過(guò)程外，我們?cè)陂L(zhǎng)期應(yīng)用Zigbee技術(shù)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐中，還發(fā)現(xiàn)如下幾個(gè)十分重要，而在短期內(nèi)我們認(rèn)為十分難以解決的問(wèn)題：

　　1． Zigbee的核心技術(shù)之一，是動(dòng)態(tài)組網(wǎng)和動(dòng)態(tài)路由，即Zigbee網(wǎng)絡(luò)考慮了網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)增減變化，網(wǎng)絡(luò)中 的每個(gè)節(jié)點(diǎn)相隔一定時(shí)間，需要通過(guò)無(wú)線信號(hào)交流的方式重新組網(wǎng)，并在每一次將信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要掃描各種可能的路徑，從最短的路經(jīng)嘗 試起，這就涉及到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的管理問(wèn)題。而這些，都需要占用大量的帶寬資源，并增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加和中轉(zhuǎn)次數(shù)增多。因而，盡管Zigbee的射頻傳輸速率是250kbps 但經(jīng)過(guò)多次中轉(zhuǎn)后的實(shí)際可用速率將大大降低，同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延也將大大增加，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理也就變得越麻煩。這也就是目前Zigbee網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的主要問(wèn)題。

　　2． Zigbee這個(gè)字，從英語(yǔ)的角度來(lái)分析，它是由“Zig”和“bee”兩個(gè)字組成。前者“Zig”中文的意思是“之“字形的路徑，后面一個(gè)英文單詞“bee”就是蜜蜂的意思，我們的理解，Zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就是模仿蜜蜂信息傳遞的方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間信息的相互互傳，來(lái)將一個(gè)信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果按一般標(biāo)準(zhǔn)Zigbee節(jié)點(diǎn)，在開闊空間每次數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)平均增加50米直線傳輸距離計(jì)算，傳輸500米直線距離需要中轉(zhuǎn)十次；在室內(nèi)，由于Zigbee所使用的2.4 G的傳輸頻率，一般是通過(guò)信號(hào)反射來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)?，由于建筑物的遮擋，要傳輸一定的距離，往往需要使用較多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，如上述第一條中的分析，這對(duì)一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，并不是一件簡(jiǎn)單的事情。當(dāng)然，我們也可使用放大器來(lái)增加Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的傳輸距離，然而，這必然要大大增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功耗和成本，失去了Zigbee低成本低功耗的本來(lái)目的。而且，在室內(nèi)使用這種方法來(lái)增加傳輸距離，效果也有限。顯然，一種通過(guò)中心點(diǎn)在室外，終端模塊在室外的星狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)更加合理。

　　3．Zigbee的核心技術(shù)之一，是每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，除了自身作為信息采集點(diǎn)和執(zhí)行來(lái)自中心的命令外，它還承擔(dān)著隨時(shí)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)任務(wù)，這樣，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的收發(fā)機(jī)必須隨時(shí)處于收發(fā)接收狀態(tài)，這就是說(shuō)它的最低功耗至少在20mA左右，一般使用放大器的遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其耗電量一般在150mA左右。這顯然很難使用電池驅(qū)動(dòng)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的正常工作；

　　4．由于Zigbee中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，都參與自動(dòng)組網(wǎng)和動(dòng)態(tài)路由的工作，因而每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的單片機(jī)也就相對(duì)復(fù)雜一些，成本自然也就高一些。另外，在Zigbee網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些針對(duì)具體應(yīng)用的開發(fā)工作的量也就大一些。

　　綜上所述，我們認(rèn)為，Zigbee網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上在許多情況下，是犧牲了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，帶寬以及節(jié)點(diǎn)模塊的功耗，來(lái)?yè)Q取在許多實(shí)際應(yīng)用中，并不重要的動(dòng)態(tài)組網(wǎng)和動(dòng)態(tài)路由的功能，因?yàn)?，在一般情況下，我們的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)傳輸途徑往往都是固定不變的。 因而我們認(rèn)為，當(dāng)前Zigbee技術(shù)尚未解決的節(jié)點(diǎn)耗電問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低時(shí)延較長(zhǎng)的問(wèn)題，以及數(shù)據(jù)傳輸距離有限的問(wèn)題，是當(dāng)前Zigbee 技術(shù)難于得到很好推廣的根本原因。