面向新型消費應(yīng)用的IEEE 802.15.4 ZigBee

新興的基于802.15.4的超低功耗無線網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)有望引起消費電子產(chǎn)業(yè)的革命：新產(chǎn)品、新特性、新的聯(lián)網(wǎng)家庭，而且可能無須電池。

802.15.4 ZigBee的最初版本在2003年獲得批準(zhǔn)，2006年對其進(jìn)行了升級。IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)原本是針對工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的，但現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到許多其他技術(shù)領(lǐng)域，包括衛(wèi)生保健、零售、農(nóng)業(yè)和安全等領(lǐng)域。對于家庭自動化和娛樂業(yè)中的低速率應(yīng)用來說，ZigBee和ZigBee RF4CE或許是最好的解決方案。許多公司目前正在搭配符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)器和模塊。

現(xiàn)在存在幾種面向傳感和控制網(wǎng)絡(luò)的專用低功耗無線LAN解決方案，但是開放標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee/IEEE 820.15.4似乎最具影響力。

各種各樣的ZigBee/IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)

圖1 IEEE 802.x包含各種各樣的無線標(biāo)準(zhǔn)

ZigBee的目標(biāo)是各種各樣的商業(yè)應(yīng)用、家庭自動化和工業(yè)市場，它提供了強大而有活力的標(biāo)準(zhǔn)主體機(jī)構(gòu)，還有活躍的市場推廣部門?！皹?biāo)準(zhǔn)”ZigBee適用于各種各樣的低速率中等距離的無線LAN應(yīng)用。ZigBee Pro提高了在復(fù)雜無線電環(huán)境中的抗干擾魯棒性，增加了覆蓋距離并支持更多的節(jié)點。

ZigBee也有許多面向特定應(yīng)用的專用標(biāo)準(zhǔn)。這些專用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容更少，對任務(wù)有更強的針對性，它們所需要的MIPS和閃存更少，而且可能具有更低的功耗。面向智能能源、遙控和家庭自動化的專用標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布。

還有一種面向能量收集解決方案開發(fā)人員的ZigBee“綠色能源”標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中，它為ZigBee網(wǎng)絡(luò)和傳感器的超低功耗供電的無縫連接提供了指導(dǎo)方針。這組特性集合預(yù)計將在2009年底之前成為一套完整的標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee機(jī)構(gòu)稱，“綠色能源”將能夠使用在住宅、商業(yè)和工業(yè)環(huán)境中收集到的能源來擴(kuò)展用于部署開關(guān)、傳感器和控制器。

面向遙控的ZigBee RF4CE
在2009年3月，RF4CE聯(lián)合會（由松下、飛利浦、索尼和三星合作組建）的規(guī)范被ZigBee聯(lián)盟所采納，以便為消費電子領(lǐng)域提供一種多供應(yīng)商可互操作的基于RF的遙控設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，它的特別之處在于易于使用的雙向無線連接。

ZigBee RF4CE的設(shè)計面向家庭娛樂和自動化應(yīng)用，這些應(yīng)用并不需要ZigBee提供功能完善的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。它降低了存儲器容量需求，降低了實現(xiàn)成本，并提供了簡單的開發(fā)和測試途徑。這種標(biāo)準(zhǔn)還提供了一些新的特性，例如透過墻和柜門進(jìn)行傳輸；此外，利用新的ZigBee低功耗特性，它能夠依賴硬連線的紐扣電池使控制器運行10年或更長的時間。

面向消費電子的ZigBee RF4CE特性
現(xiàn)在，大多數(shù)家用遙控器使用的都是數(shù)十年之前的紅外線技術(shù)。除了距離短和帶寬窄之外，它還需要用戶將紅外線遙控設(shè)備對準(zhǔn)要控制的電器。ZigBee RF4CE設(shè)備無須對準(zhǔn)，因此可以藏在壁櫥或櫥柜之中。

GreenPeak公司提供了一種RF4CE遙控的參考設(shè)計方案，它使RF遙控器能夠依賴一塊電池運行10年以上，每個遙控器的物料費用不足2美元。

RF技術(shù)能提供比紅外更大的遙控范圍，從而能夠使用單個遙控器來管理整個住宅中的娛樂、環(huán)境、安全和其他應(yīng)用。無須在一個房間調(diào)節(jié)空調(diào)溫度之后，再下樓去檢查安全系統(tǒng)，然后進(jìn)入另一個房間調(diào)節(jié)音響系統(tǒng)，最后再回到樓上更換電視頻道。RF4CE設(shè)備用一個遙控器就能夠控制所有設(shè)備。

因為ZigBee RF4CE支持交互性，所以也無須站在電視機(jī)前調(diào)節(jié)音量或者看著電視來設(shè)置DVR錄制時間。甚至能夠與電視或互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)服務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程交互，在家中的任何角落購買產(chǎn)品和閱讀/回復(fù)E-mail，一切都由遙控完成。

低功耗特性
或許最令人激動的趨勢在于不再需要電池這一可能性，它意味著無須維護(hù)。第一代RF4CE遙控將使用一塊紐扣電池即可工作。今后的遙控或許能夠永久性地擺脫電池，通過從環(huán)境光線以及使用時的壓力和移動中進(jìn)行能量收集從而獲得所需要的全部傳輸能量。一種預(yù)期的ZigBee“綠色能源”應(yīng)用是照明開關(guān)，它不需要使用電池或連接到電線之上。僅僅用手指來打開或關(guān)閉開關(guān)所消耗的能量就足夠?qū)⒖刂?a target="_blank">信號傳輸?shù)椒块g另一端帶有ZigBee從設(shè)備的電燈上。這可以大量削減建筑和安裝成本，并/或使住宅內(nèi)部的規(guī)劃更加靈活并具有創(chuàng)造性。

在未來10年內(nèi)，ZigBee遙控設(shè)備的大量涌現(xiàn)將引發(fā)家庭和辦公室的變革。ZigBee可以幫助使人們的生活更加便捷，而且因為無須使用電池，人們的環(huán)境將變得更加清潔——目前的普通遙控器每年消耗40億節(jié)電池。利用ZigBee RF4CE的超低功耗特性，每節(jié)電池的壽命將變?yōu)楝F(xiàn)在的10倍，從而大幅削減電池消耗量。