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1、Zigbee 无线通信技术Zigbee 在中国被译为紫蜂 , 是一种基于IEEE802.15.4协议的最近发展起来的一种短距离无线通信技术，功耗低， 被业界认为是最有可能应用在工控场合的无线方式。Zigbee是一个由可多到65000 个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。与移动通信的CDMA 网或GSM 网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一
2、般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee“基站”却不到1000 元人民币。 每个 Zigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个Zigbee网络节点(FFD) 还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD) 无线连接。Zigbee 起源2002 年 10 月 ZigBee Alliance成立。2004 年 11 月 ZigBee V1.0诞生，它是zigbee的第一个规范，但由于推出仓促, 存在一些错误。2005 年 06 月 zigbee V1.0正式
3、发布。2006 年 11 月推出 ZigBee 2006,比较完善。2007 年底 ZigBee PRO推出。在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此， 经过人们长期努力，ZigBee协议在2003 年正式问世。另外， Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。ZigBee 的技术特点Zig
4、Bee 是一种无线连接, 可工作在2.4GHz( 全球流行) 、868MHz （欧洲流行) 和 915 MHz （美国流行)3 个频段上, 分别具有最高250kbit/s、 20kbit/s和 40kbit/s的传输名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 速 率 , 它 的 传 输 距 离 在10-75m的 范 围 内 , 但 可 以 继 续 增 加 。 作 为 一 种 无 线 通 信 技术,ZigBee具有如下特点:
5、1.低功耗 : 由于 ZigBee的传输速率低, 发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式, 功耗低 , 因此 ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5 号电池就可以维持长达6 个月到2 年左右的使用时间, 这是其它无线设备望尘莫及的。2.成本低 : ZigBee 模块的初始成本在6 美元左右, 估计很快就能降到1.5 2.5 美元 , 并且 ZigBee 协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。3.低复杂性： zigbee协议的大小一般在4-32KB ， 而蓝牙和wi-fi一般都超过100KB。4.时延短 : 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短, 典
6、型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee 技术适用于对时延要求苛刻的无线控制( 如工业控制场合等) 应用。5.网络容量大: 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254 个从设备和一个主设备 , 一个区域内可以同时存在最多100 个 ZigBee网络 , 而且网络组成灵活。并且在一个网络中最多可以有65000 个节点连接。6.网络建立：zigbee能够自动建立其所想要的网络。7.可靠 : 采取了碰撞避免策略, 同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发
7、送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。8.安全 : ZigBee 提供了基于循环沉余校验(CRC) 的数据包完整性检查功能, 支持鉴权和认证 , 采用了AES-128 的加密算法, 各个应用可以灵活确定其安全属性。Zigbee 网络两种网络设备存在于zigbee 网络中，第一种设备称为全功能节点（FFD），它可以完成所有zigbee 标准所指派的任务，并且完整地运行在802.15.4 MAC 层上。另一种设备称为半功能节点（RFD），它只能完成有限的任务。在 zigbee 网络中，不同的节点有不同的分工，根据其工作特性，可以分为以下几类：1.协调者（Coor
8、dinator ）：它是一个FFD 节点，负责整个网络的管理工作。每个网络中有只有一个协调者。它具有以下几个功能：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 1.选择所用网络的信道；2.从协调者开始，启动网络；3.分派网络地址；4.允许其他设备加入或者退出其网络；5.保存邻接表和路由信息；6.传输应用数据包；2.路由节点（rooter ）：它是一个FFD 节点，一般被应用于树形或者Mesh 拓扑结构中扩大网络覆盖量。它用于去
9、找到从源点到终点的一条最佳路径来传输信息。路由节点除了不能建立网络之外，和协调者相比较类似。3.终端设备 （ End divice ）：它是一个RFD 节点， 被用于连接到路由节点或者协调者。终端节点完成以下 2 个任务：1.加入或者离开网络；2.传输应用数据包；4.Zigbee 信任中心（ZigBee trust centre ）：它提供安全管理、安全密钥分配和设备认证。5.网关（ Zigbee Gateway ）：连接zigbee 网络和其他网络，例如局域网。Zigbee 协议栈ZigBee协议栈基于标准的OSI七层模型， 但只是在相关的范围来定义一些相应层来完成名师资料总结 - - -精
10、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 特定的任务。 IEEE 802 15 42003 标准定义了下面的两个层：物理层 (PHY层)和媒介层 (MAC层)。ZigBee联盟在此基础上建立了网络层(NWK 层)以及应用层 (APL层)的框架 (framework) 。APL层又包括应用支持子层(Application Support Sub layer，APS) 、ZigBee 的设备对象 (ZigBee Device 0bjects。ZD0)以
11、及制造商定义的应用对象。Zigbee 应用前景ZigBee 并不是用来与蓝牙或者其他已经存在的标准竞争，它的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场，它有着广阔的应用前景。ZigBee 联盟预言在未来的四到五年，每个家庭将拥有50 个 ZigBee 器件，最后将达到每个家庭150 个。据估计，到2007 年， ZigBee市场价值将达到数亿美元。其应用领域主要包括：1.家庭和楼宇网络：空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等；2.工业控制：各种监控器、传感器的自动化控制；3.商业：智慧型标签等；4.公共场所：烟雾探测器等；5.农业控制：收集各种土壤信息和气候信息；6.医疗：老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。参考文献：1.http:/ 周怡窹 , zigbee无线通信技术及其应用探讨,2006 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -