- ZigBee基本技術(shù)淺談與解析

Q3-5：ZigBee 和現(xiàn)有的通信移動(dòng)網(wǎng)（GPRS，CDMA-1X）比較有哪些特點(diǎn)？

A： 其特點(diǎn)為：

（1） 無(wú)網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)：使用移動(dòng)網(wǎng)需要長(zhǎng)期支付網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)，而且是按節(jié)點(diǎn)終端的數(shù)量計(jì)算的，而ZigBee沒(méi)有這筆費(fèi)用；

（2） 設(shè)備投入低：使用移動(dòng)網(wǎng)需要購(gòu)買移動(dòng)終端設(shè)備，每個(gè)終端的價(jià)格在人民幣1000元上下，而使用ZigBee 網(wǎng)絡(luò)，不僅ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊（相當(dāng)于基站）費(fèi)用每只人民幣不到1000元，而且，主要使用的網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點(diǎn)（相當(dāng)于手機(jī)）的價(jià)格還要低得多；

（3） 通信更可靠：由于現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)主要是為手機(jī)通信而設(shè)計(jì)的，盡管CDMA-1X和GPRS可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，但實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，不僅通信速率比設(shè)計(jì)速率低很多，而且數(shù)據(jù)通信的可靠信、連續(xù)性在許多情況下也得不到保證。而ZigBee網(wǎng)絡(luò)則是專門(mén)為控制數(shù)據(jù)的傳輸而設(shè)計(jì)的，因而控制數(shù)據(jù)的傳輸具有相當(dāng)?shù)谋ＷC；

（4） 高度的靈活性和低成本：首先，通過(guò)使用覆蓋距離不同，功能不同的ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以及其它非ZigBee系統(tǒng)的低成本的無(wú)線收發(fā)模塊，建立起一個(gè) ZigBee局部自動(dòng)化控制網(wǎng)，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)與遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)低成本，高效率的工業(yè)自動(dòng)化遙測(cè)遙控；

（5） 比起現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)來(lái)，盡管ZigBee僅僅只是一個(gè)局域網(wǎng)，但通過(guò)供足夠的數(shù)據(jù)出口，它可以“無(wú)限”擴(kuò)大它的覆蓋范圍，而且可以與現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和其它通信網(wǎng)絡(luò)相連接。并通過(guò)這些網(wǎng)絡(luò)將許多個(gè)ZigBee局域網(wǎng)相互連成為一個(gè)整體。有效的解決移動(dòng)網(wǎng)的盲區(qū)覆蓋問(wèn)題：我們知道，現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在許多地方存在盲區(qū)，特別是鐵路，公路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個(gè)移動(dòng)基站或直放站的費(fèi)用是相當(dāng)可觀的，此時(shí)使用ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行盲區(qū)覆蓋不僅經(jīng)濟(jì)有效，而且往往是現(xiàn)在唯一可行手段。

Q3-6：ZigBee怎樣實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙測(cè)遙控？

A：ZigBee 網(wǎng)絡(luò)還可以通過(guò)接口卡等多種方式，與互聯(lián)網(wǎng)，GPRS網(wǎng)，CDMA1x 網(wǎng)以及其它通信系統(tǒng)線連接，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。你也可以通過(guò)其它網(wǎng)絡(luò)，將兩個(gè)或多個(gè)局部ZigBee 網(wǎng)絡(luò)連接在一起。

4 市場(chǎng)應(yīng)用篇

Q4-1：ZigBee技術(shù)有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？

A： ZigBee技術(shù)的目標(biāo)就是針對(duì)，工業(yè)，家庭自動(dòng)化，遙測(cè)遙控，例如燈光自動(dòng)化控制，傳感器的無(wú)線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。

Q4-2：ZigBee實(shí)現(xiàn)了哪些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅?/p>

A： 要求低功耗，低數(shù)據(jù)量（250KPS），低成本，使用免費(fèi)的ISM頻段（2.4G），高的抗干擾性能的直序擴(kuò)頻通信方式（DSSS），高保密性（64位出廠編號(hào)和支持AES-128加密），高集成度和高的可靠性；節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，采用了包括網(wǎng)狀網(wǎng)在內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用了碰撞避免機(jī)制，信息在整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

Q4-3：ZigBee可以在哪些方面拓展應(yīng)用？

A：ZigBee應(yīng)用：其范圍非常廣泛，可以針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、遙測(cè)遙控、汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理、油田、電力、礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用舉例如下：照明控制、環(huán)境控制、自動(dòng)讀表系統(tǒng)、各類窗簾控制、煙霧傳感器、醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)、大型空調(diào)系統(tǒng)、內(nèi)置家居控制的機(jī)頂盒及萬(wàn)能遙控器、暖氣控制、家庭安防、工業(yè)和樓宇自動(dòng)化。另外它還可以對(duì)局部區(qū)域內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)例如城市中的車輛進(jìn)行定位。

Q4-4：凡符合什么條件的短距離通信就可以考慮采用ZigBee技術(shù)？

A：通常，符合如下條件之一的短距離通信就可以考慮應(yīng)用ZigBee：

（1）需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多；

（2）要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設(shè)備成本低；

（3）要求數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，安全性高；

（4）要求設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；

（5）可以用電池供電；

（6）地形復(fù)雜，監(jiān)測(cè)點(diǎn)多，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；

（7）對(duì)于那些現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)進(jìn)行覆蓋；

（8）已經(jīng)使用了現(xiàn)存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測(cè)遙控系統(tǒng)。

Q4-5：ZigBee技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用情況怎樣？

A： 盡管國(guó)內(nèi)不少人已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注ZigBee這項(xiàng)新技術(shù)，而且也有不少企業(yè)開(kāi)始涉足ZigBee技術(shù)的開(kāi)發(fā)，然而，考慮到ZigBee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術(shù)，應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)必須用網(wǎng)絡(luò)傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結(jié)合在一起，所以對(duì)于初期開(kāi)發(fā)的企業(yè)來(lái)說(shuō)具有一定的技術(shù)難度。由于各方面的制約，ZigBee技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有待時(shí)日。但是目前已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價(jià)值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會(huì)得到更大的應(yīng)用。但是，我們還應(yīng)該清楚的認(rèn)識(shí)到，基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)才剛剛開(kāi)始發(fā)展，它的技術(shù)、應(yīng)用都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上成熟，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該抓住商機(jī)，加大投入力度，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

5 ZigBee聯(lián)盟

Q5-1 ZigBee聯(lián)盟的使命是什么？

A： ZigBee聯(lián)盟是一個(gè)高速成長(zhǎng)的非盈利業(yè)界組織，成員包括國(guó)際著名半導(dǎo)體生產(chǎn)商、技術(shù)提供者、技術(shù)集成商以及最終使用者。聯(lián)盟制定了基于IEEE802.15.4，具有高可靠、高性價(jià)比、低功耗的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用規(guī)格。

Q5-2 ZigBee聯(lián)盟的目標(biāo)是什么？

A：ZigBee聯(lián)盟的主要目標(biāo)是以通過(guò)加入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能，為消費(fèi)者提供更富有彈性、更容易使用的電子產(chǎn)品。ZigBee技術(shù)能融入各類電子產(chǎn)品，應(yīng)用范圍橫跨全球的民用、商用、公共事業(yè)以及工業(yè)等市場(chǎng)。使得聯(lián)盟會(huì)員可以利用ZigBee這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單、可靠、便宜又節(jié)省電力的各種產(chǎn)品來(lái)。

Q5-3 ZigBee聯(lián)盟所鎖定的焦點(diǎn)是什么？

A：其焦點(diǎn)為制定網(wǎng)絡(luò)、安全和應(yīng)用軟件層；提供不同產(chǎn)品的協(xié)調(diào)性及互通性測(cè)試規(guī)格；在世界各地推廣ZigBee品牌并爭(zhēng)取市場(chǎng)的關(guān)注；管理技術(shù)的發(fā)展。

Q5-3 ZigBee聯(lián)盟在標(biāo)準(zhǔn)上所做的工作是什么？

A：ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的制定：IEEE802.15.4的物理層、MAC層及數(shù)據(jù)鏈路層，標(biāo)準(zhǔn)已在2003年5月發(fā)布。ZigBee網(wǎng)絡(luò)層、加密層及應(yīng)用描述層的制定也取得了較大的進(jìn)展。V1.0版本已經(jīng)發(fā)布。其他應(yīng)用領(lǐng)域及其相關(guān)的設(shè)備描述也會(huì)陸續(xù)發(fā)布。由于ZigBee不僅只是802.15.4的代名詞，而且IEEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，因此ZigBee聯(lián)盟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。完全協(xié)議用于一次可直接連接到一個(gè)設(shè)備的基本節(jié)點(diǎn)的4K字節(jié)或者作為Hub或路由器的協(xié)調(diào)器的32K字節(jié)。每個(gè)協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)255個(gè)節(jié)點(diǎn)，而幾個(gè)協(xié)調(diào)器則可形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒(méi)有限制。ZigBee聯(lián)盟還開(kāi)發(fā)了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會(huì)意外泄漏其標(biāo)識(shí)，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離傳輸不會(huì)被其它節(jié)點(diǎn)獲得。

ZigBee聯(lián)盟強(qiáng)調(diào)設(shè)備的互通性：很多近距離電子產(chǎn)品嵌入了ZigBee模塊都已具有ZigBee功能，還有許多各種產(chǎn)品預(yù)留了ZigBee的接口以備日后隨時(shí)升級(jí)。各類網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也得到進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品支持ZigBee系統(tǒng)與家居控制網(wǎng)絡(luò)、智能建筑網(wǎng)絡(luò)及商用網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)有的設(shè)施互聯(lián)等。