【技術(shù)分享】物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)詳解① — ZigBee簡(jiǎn)介

ZigBee是無(wú)線通信中最重要的無(wú)線協(xié)議之一，在各種物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。那么ZigBee究竟是什么？它都有著什么特點(diǎn)，又適用于何種場(chǎng)景？本系列文章將為大家揭開(kāi)ZigBee技術(shù)的神秘面紗。

?ZigBee的由來(lái)

ZigBee這個(gè)名字來(lái)源于蜜蜂（Bee）的Zig-Zag舞，這種舞蹈是蜜蜂群體之間一種簡(jiǎn)單高效的交流方式。當(dāng)蜜蜂發(fā)現(xiàn)食物會(huì)返回蜂巢，通過(guò)舞蹈向同伴分享位置、方向、距離等信息。

ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，主要應(yīng)用于距離近、功耗低且傳輸速率不高的各種設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee的基礎(chǔ)是IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)只定義了物理層協(xié)議和MAC層協(xié)議，ZigBee聯(lián)盟在此基礎(chǔ)上對(duì)其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，還開(kāi)發(fā)了安全層。經(jīng)過(guò)ZigBee聯(lián)盟對(duì)IEEE802.15.4的改進(jìn)，最終形成了ZigBee協(xié)議棧。

?ZigBee的特點(diǎn)

ZigBee技術(shù)有以下主要特點(diǎn)：

1. 低功耗：Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備工作周期較短，收發(fā)信息功率低，并且采用休眠模式，低功耗性能顯著。
2. 短時(shí)延：通信延時(shí)和從休眠狀態(tài)激活的延時(shí)都非常短，設(shè)備搜索延時(shí)為30ms，休眠激活延時(shí)為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入延時(shí)為15ms。
3. 低成本：ZigBee協(xié)議棧設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，協(xié)議免專利費(fèi)，加之使用的頻段無(wú)需付費(fèi)，所以ZigBee產(chǎn)品的成本較低。
4. 網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納255個(gè)設(shè)備，而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)中理論上可支持65535個(gè)節(jié)點(diǎn)。
5. 高可靠性：ZigBee采取了碰撞避免策略，避開(kāi)了發(fā)送數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)與沖突。MAC層采取了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，如果傳輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題可以進(jìn)行重發(fā)。
6. 高安全：ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了AES-128加密算法，各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。

致遠(yuǎn)電子推出的ZM21系列ZigBee模塊支持MESH組網(wǎng)，休眠模式下電流僅有5.0uA，低功耗性能優(yōu)越，工作溫度范圍為-40~85℃，可適用于多種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合。

ZigBee的工作頻段

ZigBee工作在以下三個(gè)頻段：

• 2.4GHz頻段：該頻段為全球通用頻段，分為16個(gè)信道，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為250Kbps；
• 915MHz頻段：該頻段僅在美洲地區(qū)使用，分為10個(gè)信道，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為40Kbps；
• 868MHz頻段：該頻段僅在歐洲地區(qū)使用，僅有1個(gè)信道，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為20Kbps；