Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“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)。zigbee技術(shù)是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。可以嵌入各種電子設(shè)備中。該技術(shù)主要設(shè)計用于低速通信網(wǎng)絡(luò)。
一、zigbee技術(shù)簡介
Zigbee在中國被譯為"紫蜂",是一種基于IEEE802.15.4協(xié)議的最近發(fā)展起來的一種短距離無線通信技術(shù)，功耗低，被業(yè)界認(rèn)為是最有可能應(yīng)用在工控場合的無線方式。Zigbee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無限擴展。
二、zigbee技術(shù)特點
1、低功耗：在低耗電待機模式下，2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點工作6-24個月，甚至更長。這是ZigBee的突出優(yōu)勢。相比之下藍牙可以工作數(shù)周、WiFi可以工作數(shù)小時;
2、低成本：通過大幅簡化協(xié)議降低成本（不足藍牙的1/10），也降低了對通信控制器的要求，按預(yù)測分析，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節(jié)點需要32KB代碼，子功能節(jié)點少至4KB代碼，而且ZigBee的協(xié)議專利免費;
3、低速率：ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求;
4、近距離：傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到1-3km，這指的是相鄰節(jié)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn);
5、短時延：ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點連接進入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進一步節(jié)省了電能。相比較，藍牙需要3-10s、WiFi需要3s;
6、高容量：ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，最多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點;同時主節(jié)點還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理，最多可組成65000個節(jié)點的大網(wǎng);
7、高安全：ZigBee提供了三級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單（ACL）防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES128）的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性;
8、免執(zhí)照頻段：采用直接序列擴頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療2.4GHz（全球）頻段。
三、zigbee技術(shù)優(yōu)勢
1、省電。由于工作周期很短、收發(fā)信息功耗較低，并且采用了休眠模式，因此 ZigBee 技術(shù)可以確保2節(jié)五號電池支持長達6個月到2年左右的使用時間。不同的應(yīng)用對應(yīng)的功耗自然是不同的。
2、可靠。ZigBee技術(shù)采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。
3、成本低。模塊價格低廉，且ZigBee協(xié)議是免專利費的。
4、時延短。針對時延敏感的應(yīng)用作了優(yōu)化，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。設(shè)備搜索時延典型值為30ms，休眠激活時延典型值是15ms，活動設(shè)備信道接入時延為15ms。
5、節(jié)點通信設(shè)置易于配置。
6、網(wǎng)絡(luò)容量大。ZigBee可以采用星形、網(wǎng)狀、樹狀結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，而且可以通過任一節(jié)點連接組成更大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從理論上講，其可連接的節(jié)點多達64000個。1個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個從設(shè)備和1個主設(shè)備，1個區(qū)域內(nèi)可以同時存在最多100個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。
7、安全。ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128，同時各個應(yīng)用可以靈活地確定其安全屬性。
8、全球通用性和完好的開放性。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使ZigBee設(shè)備間的通信成為輕而易舉的事情。
四、zigbee技術(shù)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
1、星形拓?fù)?/p>
星形拓?fù)涫瞧淙N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中最為簡單的一個拓?fù)湫问剑粋€Co-ordinator（中央?yún)f(xié)調(diào)器） 節(jié)點和多個End Device（終端）節(jié)點。每一個End Device （終端）節(jié)點只能和 Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）節(jié)點進行鏈接通信，不能再鏈接其他End Device （終端）節(jié)點。如果需要在兩個 End Device （終端）節(jié)點之間進行互相的通信必須得通過鏈接Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）節(jié)點才能進行信息的接收、轉(zhuǎn)發(fā)。
2、樹形拓?fù)?/p>
樹形拓?fù)浒ㄒ粋€Co-ordinator（協(xié)調(diào)器）節(jié)點以及多個的 Router（路由器） 和 End Device（終端）節(jié)點。Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）連接多個Router（路由） 和 End Device（終端）節(jié)點， 其子節(jié)點的 Router（路由）也可以連接多個Router（路由）和End Device（終端）節(jié)點， 通過這樣子進行重復(fù)的疊加多個層級形成樹狀網(wǎng)。
3、Mesh拓?fù)洌ňW(wǎng)狀拓?fù)洌?/p>
Mesh拓?fù)浒粋€Co-ordinator（協(xié)調(diào)器）節(jié)點和多個Router（路由）節(jié)點 和End Device（終端）節(jié)點。Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问胶蜆湫瓮負(fù)浯笾孪嗤嗤坏腔跇錉罱Y(jié)構(gòu)來說，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫蔷哂懈`活的通信路由規(guī)則的拓?fù)湫问剑诳赡艿那闆r下，路由節(jié)點之間是可以進行直接通信的。這種路由機制使得節(jié)點間的信息通信變得更加的有效率，而且這也意味當(dāng)通信時一個路由路徑中出現(xiàn)了問題，信息也可以沿著其他的路由自動進行傳輸。
五、zigbee技術(shù)應(yīng)用場景
1、智能家居
家里可能都有很多電器和電子設(shè)備，如電燈、電視機、冰箱、洗衣機、電腦、空調(diào)等等，可能還有煙霧感應(yīng)、報警器和攝像頭等設(shè)備，以前我們最多可能就做到點對點的控制，但如果使用了ZigBee技術(shù)，可以把這些電子電器設(shè)備都聯(lián)系起來，組成一個網(wǎng)絡(luò)，甚至可以通過網(wǎng)關(guān)連接到Internet，這樣用戶就可以方便的在任何地方監(jiān)控自己家里的情況，并且省卻了在家里布線的煩惱。
2、自動抄表
抄表可能是大家比較熟悉的事情，像煤氣表、電表、水表等等，每個月或每個季度可能都要統(tǒng)計一下讀數(shù)，報給煤氣、電力或者供水公司，然后根據(jù)讀數(shù)來收費。現(xiàn)在在大多數(shù)地方還是使用人工的方式來進行抄表，逐家逐戶的敲門，很不方便。而ZigBee可以用于這個領(lǐng)域，利用傳感器把表的讀數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)把讀數(shù)直接發(fā)送到提供煤氣或水電的公司。
3、工業(yè)自動化
工廠環(huán)境當(dāng)中有大量的傳感器和控制器，可以利用ZigBee技術(shù)把它們連接成一個網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控，加強作業(yè)管理，降低成本。
4、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
電子醫(yī)療監(jiān)護是最近的一個研究熱點。在人體身上安裝很多傳感器，如測量脈搏、血壓，監(jiān)測健康狀況，還有在人體周圍環(huán)境放置一些監(jiān)視器和報警器，如在病房環(huán)境，這樣可以隨時對人的身體狀況進行監(jiān)測，一旦發(fā)生問題，可以及時做出反應(yīng)，比如通知醫(yī)院的值班人員。
5、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
傳感器網(wǎng)絡(luò)也是最近的一個研究熱點，像貨物跟蹤、建筑物監(jiān)測、環(huán)境保護等方面都有很好的應(yīng)用前景。
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