导    语

旺彩娱乐 www.india11v.com 在智能化发展迅速的时代,我们不断享受着智能化的生活带给我们的便利,却鲜有人了解是什么促成了智能化的发展。本次技术专题就为大家介绍实现智能化路上一块重要的基石--Zigbee技术。Zigbee技术作为物联网技术的核心技术之一,随着物联网发展的不断成熟,Zigbee技术也逐渐的浮现在大众的眼前。在本次专题中,小编为大家总结了全面丰富的技术“干货”供大家学习。

ZigBee技术综述

1. ZigBee技术简介

Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术,主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很低的功耗,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,因此它们的通信效率非常高。最后,这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技术如WiMax收集。

2. ZigBee技术的起源与发展

ZigBee技术的起源:
ZigBee的底层技术基于IEEE 802.15.4,IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/915MHz的无线技术,用于个人区域网和对等网络。它是ZigBee应用层和网络层协议的基础。随着工业自动化对于无线技术的以来不断增加,而蓝牙技术无法满足这种需求。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 技术的发展

  • 2001年8月,ZigBee Alliance成立。
  • 2004年,ZigBee V1.0诞生。它是Zigbee规范的第一个版本。由于推出仓促,存在一些错误。
  • 2006年,推出ZigBee 2006,比较完善。
  • 2007年底,ZigBee PRO推出。
  • 2009年3月,Zigbee RF4CE推出,具备更强的灵活性和远程控制能力。
  • 2009年开始,Zigbee采用了IETF的IPv6 6Lowpan标准作为新一代智能电网Smart Energy(SEP 2.0)的标准,致力于形成全球统一的易于与互联网集成的网络,实现端到端的网络通信。随着美国及全球智能电网的建设,Zigbee将逐渐被IPv6/6Lowpan标准所取代。

3. ZigBee的技术特点

  • 数据传输速率低:最大是250k字节/秒,专注于低传输速率应用;
  • 功耗低:其工作功耗远小于WiFi的工作功耗;
  • 抗干扰性强:在低信噪比的环境下,Zigbee具有很强的抗干扰性能;在相同的环境中,Zigbee抗干扰性能远远好于蓝牙和WiFi;
  • 成本低:因为Zigbee数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本。且Zigbee协议免收专利费;
  • 时延短:通常时延都在15毫秒至30毫秒之间;
  • 高安全性:Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用AES-128,同时可以灵活确定其安全属性;
  • 高可靠性:Zigbee在物理层和通信协议设计上保证了通信的高可靠性,这点对高要求的工业级应用非常重要;
  • 网络容量大:每个Zigbee网络最多可支持65535个设备,也就是说,每个Zigbee设备可以与另外65535台设备相连接;
  • 优良的网络拓扑能力:ZigBee具有星型、树型和网格网络的拓扑结构,并且ZigBee无线网路具有自组织和自愈的能力;
  • 有效范围灵活、布网容易:Zigbee网络有效覆盖范围从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定。另外,通过Zigbee无线路由器极大降低了Zigbee网络布网及调试的难度和时间,并消除了无线通信死角;
  • 工作频段灵活:使用的频段分别为2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美国),均为免执照频段。

4. ZigBee的缺点

ZigBee技术的不足:Zigbee有以下几个缺点首先是价格相对昂贵,其次协议占带宽的开销量对信道带宽要求较高,而这反过来会影响通讯距离和环境适应性,在实际应用中只好提高发射功率,这就与zigbee宣称的许多优点诸如低功耗矛盾。接着,在技术实现方面,zigbee协议开发难度很大,大多数zigbee协议还没开源,各家厂商通信协议互不兼容,极大的阻碍了设备的统一性。最后就是目前zigbee抗干扰性差,信号衰减快,即使节点间隔得人多了,通信都会有困难。

5. ZigBee与其他无线技术的区别

GPRS/CDMA WIMAX(802.16) WIFI(802.11) BLUETOOTH(802.15.1) ZIGBEE(802.15.3)
应用重点 语音/数据 无线城域/广域网 WEB/EMAIL/ MEDIA 电缆替代品 监控
系统资源 16MB+   1MB+ 250KB+ 4-32KB+
终端功耗 较高 较高 较高
网络规模 无限制 较小 点对点 65000点
带宽 14.4K以上 可达1G 11M以上 720K 250K
传输距离 无限制 几十公里 几百米-几公里 <10米 几百米-几公里
优势 覆盖范围大质量保障 覆盖范围大带宽投资成本低 速度,灵活 价格低,方便 可靠/低功耗/灵活

ZigBee技术的工作原理

ZigBee是一个由可多到65535个无线数传??樽槌傻囊桓鑫尴呤缙教?,在整个网络范围内,每一个ZigBee网络数传??橹淇梢韵嗷ネㄐ?,每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。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。

基于ZigBee技术的设计

ZigBee技术的应用领域

zigbee技术在数字家庭领域应用

可以应用于家庭的照明、温度、安全、控制等。ZigBee??榭砂沧霸诘缡?、灯泡、??仄?、儿童玩具、游戏机、门禁系统、空调系统和其它家电产品等。

Zigbee技术在工业领域应用

通过ZigBee网络自动收集各种信息,并将信息回馈到系统进行数据处理与分析,以利工厂整体信息之掌握,例如火警的感测和通知,照明系统之感测,生产机台之流程控制等,都可由ZigBee网络提供相关信息,以达到工业与环境控制的目的。

Zigbee技术在智能城市领域应用

其中智能城市沙盘的各节点通过基于Zigbee无线通信技术将采集到的数据发送至无线关无线网关通过GSM网络或3G网络将接收到的数据发送至移动终端。将物联网与现有的联网整合起来,打造成智能城市展览演示品,使城市决策者通过对展教装置的观摩,更好把握物联网关键技术为现代城市带来的机遇,使其可以在一个融合各类数据的平台上获取息并作出部署,提高决策效率及准确性,以实现城市系统的集成化及智能化管理。

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