ZigBee技術(shù) - 近距離通信技術(shù)比較研究

ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee名字來(lái)源于蜂群使用的賴(lài)以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過(guò)跳ZigZag形狀的舞蹈來(lái)分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。

ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布加盟ZigBee聯(lián)盟，以研發(fā)名為ZigBee的下一代無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，該聯(lián)盟大約已有27家成員企業(yè)。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.15.4工作組。

ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前，標(biāo)準(zhǔn)制訂工作已完成。ZigBee協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)或802.11x無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)更簡(jiǎn)單實(shí)用。

ZigBee可以說(shuō)是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡(jiǎn)單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)。可以比藍(lán)牙更好地支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用。人們期望能在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域拓展ZigBee的應(yīng)用。

ZigBee技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)部分：

數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10kb/s～250kb/s，專(zhuān)注于低傳輸應(yīng)用。

功耗低。在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月以上。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

成本低。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本; 積極投入ZigBee開(kāi)發(fā)的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飛利浦預(yù)估，應(yīng)用于主機(jī)端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍(lán)牙更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。

網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備，也就是說(shuō)每個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺(tái)設(shè)備相連接。

有效范圍小。有效覆蓋范圍10～75m之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。

工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國(guó)），均為免執(zhí)照頻段。

根據(jù)ZigBee聯(lián)盟目前的設(shè)想，ZigBee的目標(biāo)市場(chǎng)主要有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、游戲操控桿）、消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備（TV、VCR、CD、VCD、 DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智能控制（照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護(hù)（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)控制設(shè)備）等非常廣闊的領(lǐng)域。

UWB技術(shù)

超寬帶技術(shù)UWB（Ultra Wideband）是一種無(wú)線(xiàn)載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。

UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號(hào)，美國(guó)FCC對(duì)UWB的規(guī)定為：在3.1～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會(huì)對(duì)常規(guī)窄帶無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源?；赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)有著廣泛的用途。

UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無(wú)線(xiàn)接入，非常適于建立一個(gè)高效的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)（WPAN）。

UWB主要應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對(duì)速率要求非常高（大于100 Mb/s）的LANs或PANs。

UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)娛樂(lè)方面的無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)（PANs）?，F(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)通信方式，802.11b和藍(lán)牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù);54 Mb/s速率的802.11a標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費(fèi)用昂貴。而UWB有可能在10 m范圍內(nèi)，支持高達(dá)110 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)地完成視頻數(shù)據(jù)處理。

具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無(wú)線(xiàn)消費(fèi)市場(chǎng)的需求：UWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量多媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點(diǎn)，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號(hào)從機(jī)頂盒無(wú)線(xiàn)傳送到數(shù)字電視等家庭場(chǎng)合。當(dāng)然，UWB未來(lái)的前途還要取決于各種無(wú)線(xiàn)方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶(hù)使用習(xí)慣和市場(chǎng)成熟度等多方面的因素。