ZigBee概述

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低功耗、低速率和低成本的雙向無線通信技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。因此非常適用于家用電器和小型電子設(shè)備的無線控制指令傳輸。

ZigBee技術(shù)采用DSSS（直接序列擴(kuò)頻）擴(kuò)頻技術(shù)， 使用的頻段分為2.4GHz（全球）、868MHz（歐洲）和915IvIHz（美國(guó)），而且均為免收費(fèi)的頻段。通信距離從標(biāo)準(zhǔn)的75米到幾百米、幾千米，并且支持無限擴(kuò)展。

ZigBee譯為“紫蜂”，來源于蜜蜂的8字舞， 由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（ zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說，蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單來說，ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站，最多可達(dá)6.5萬個(gè)。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個(gè)ZigB ee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊之間可以相互通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)模塊間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無限擴(kuò)展。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種經(jīng)濟(jì)、低功耗的近距離無線組網(wǎng)通信技術(shù)，彌補(bǔ)了低成本、低功耗和低速率的無線通信市場(chǎng)的空缺，其成功的關(guān)鍵在于豐富而便捷的應(yīng)用，而不是其技術(shù)本身。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)定義了3種功能設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)路由器和網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，其中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中可以作為匯聚模塊。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器必須是全功能設(shè)備（個(gè)人無線局域網(wǎng)中的無線設(shè)備之一），一個(gè)2igBee網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，它往往比網(wǎng)絡(luò)中其他模塊的功能更強(qiáng)大，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主控模塊。它負(fù)責(zé)發(fā)起建立新的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、管理網(wǎng)絡(luò)中的模塊以及存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中模塊信息等，網(wǎng)絡(luò)形成后也可以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)路由器的功能。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)協(xié)調(diào)點(diǎn)最多可連接255個(gè)模塊，一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可容納65535個(gè)模塊。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是3種功能設(shè)備中最為復(fù)雜的一種，一般由交流電源持續(xù)供電。

ZigBee技術(shù)在IEEE 802.15。4的推動(dòng)下，不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境和醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用，在未來其應(yīng)用可能涉及人類日常生活和社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的所有領(lǐng)域，真正實(shí)現(xiàn)無處不在的網(wǎng)絡(luò)。. ZigBee技術(shù)是一組基于IEEE 802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的，有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，無線個(gè)人局域網(wǎng)工作組IEEE802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)， ZigBee技術(shù)建立在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)之上， IEEE 802.15.4只處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，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。

到目前為止ZigBee技術(shù)主要是基于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是ZigBee聯(lián)盟所制定的V1.0規(guī)范，另一個(gè)是IEEE 802.15.4工作組所制定的低速、近距離的無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。V1.0規(guī)范是基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上的，兩個(gè)規(guī)范都滿足OSI參考模型。

ZigBee的底層技術(shù)基于IEEE 802.15.4， 即其物理層和媒體訪問控制層直接使用了IEEE802.15.4的定義。磁EE802.15.4規(guī)范是一種經(jīng)濟(jì)、高效、低數(shù)據(jù)速率（<25 0kbit/s）、工作在2.4GHz和868/915MHz的無線技術(shù)，用于個(gè)人區(qū)域網(wǎng)和對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。它是ZigBee應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議囀壟側(cè)。ZigBeeHA協(xié)議是智能家居行業(yè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

ZigBee特點(diǎn)

LigUee仗術(shù)是一種無線連接技術(shù)， 傳輸速率分別是 250kbit/s （ 2.4GHz）、20kbit/s（868MHz）禾口40kbit/s （915MHz）。

作為一種無線通信技術(shù)，ZigBee具有如下特點(diǎn)，

1）功耗低。ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)備工作周期較短、傳輸數(shù)據(jù)量很小，且使用了休眠模式（當(dāng)不需接收數(shù)據(jù)時(shí)處于休眠狀態(tài)，需要接收數(shù)據(jù)時(shí)由“協(xié)調(diào)器”喚醒它們）。因此，ZigBee模塊非常省電，兩節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)模塊工作6- 24個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。這是2igBee的突出優(yōu)勢(shì)。

2）成本低。-由于ZigBee協(xié)議棧設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，所以其研發(fā)和生產(chǎn)成本較低。普通網(wǎng)絡(luò)模塊硬件只需8位微處理器，4- 32KB的ROM，且軟件實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單。ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計(jì)能降到1.5- 2.5美元之間，且ZigBee協(xié)議是免專利費(fèi)的，低成本對(duì)于ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。

3）可靠性高。ZigBee采用了CSMA/CA碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。所以從根本上保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｈ绻麄鬏斶^程中出現(xiàn)問題可以進(jìn)行重發(fā)。

4）時(shí)延短。ZigBee技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)的時(shí)延相比，其各項(xiàng)指標(biāo)值都非常小。通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms，而藍(lán)牙為3～10s。休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15rns。因此ZigBee技術(shù)適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無線控制（如工業(yè)控制場(chǎng)合等）應(yīng)用。

5）網(wǎng)絡(luò)容量大。相比于藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)只支持7個(gè)從設(shè)備的連接，一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納一個(gè)主設(shè)備和254個(gè)從設(shè)備， 一個(gè)區(qū)域內(nèi)最多可以同時(shí)存在100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，這樣，最多可組成65000個(gè)模塊的大網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)容量大，組網(wǎng)靈活。

6）安全性好。ZigBee提供了三級(jí)安全模式。第一級(jí)實(shí)際上是無安全方式，對(duì)于某種應(yīng)用，如果安全并不重要或者上層已經(jīng)提供足夠的安全保護(hù)，器件就可以選擇這種方式來轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù);對(duì)于第二級(jí)安全級(jí)別，器件可以使用接入控制清單（ACL）來防止非法器件獲取數(shù)據(jù)，在這一級(jí)不采取加密措施;第三級(jí)安全級(jí)別在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移中采用屬于高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（ AES）的對(duì)稱密碼，AES可以用來保護(hù)數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法器件，以靈活地確定其安全性。

7）有效范圍小。ZigBee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。

8）兼容性好。ZigBee技術(shù)與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)無縫集成。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)，采用載波偵聽/沖突檢測(cè)（ CSMACA）方式進(jìn)行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協(xié)議。

想了解更多有關(guān)智能安全健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)加盟的信息，請(qǐng)點(diǎn)擊閱讀！