藍牙技術(shù)在1994年就提出來(lái)了，和藍牙相比，ZigBee應該是晚輩?？紤]到藍牙技術(shù)在組網(wǎng)能力、可靠性等方面的局限性，市場(chǎng)上迫切需要一個(gè)適合商業(yè)或工業(yè)領(lǐng)域的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。在此背景下，zigbee技術(shù)聯(lián)盟在2001年成立，主要負責推動(dòng)ZigBee標準的制訂和推廣。
zigbee技術(shù)
zigbee技術(shù)特點(diǎn)
ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，在眾多領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用前景。智能家居是一個(gè)多功能的綜合技術(shù)系統，它以家庭住宅為平臺，利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)，將家庭中的各種電器設備通過(guò)某種形式的網(wǎng)絡(luò )有機地連接在一起，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化的綜合管理與調控，為人們提供一個(gè)舒適、安全、方便、環(huán)保和高效率的生活環(huán)
是一種低速低功耗，短距，自組網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信技術(shù)，于2003年被正式提出，為了彌補藍牙通信協(xié)議的高復雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規模太小等缺陷。名稱(chēng)取自于蜜蜂，蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花粉所在方位信息，依靠這樣的方式構成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò )。 ZigBee被標準化為IEEE 802.15.4，工作頻段有三個(gè)：868MHz－868.6MHz、902MHz－928MHz和2.4GHz－2.4835GHz，其中最后一個(gè)頻段世界范圍內通用，16個(gè)信道，并且該頻段為免付費、免申請的無(wú)線(xiàn)電頻段。三個(gè)頻段傳輸速率分別為20kbps，40kbps以及250kbps。
ZigBee技術(shù)是近幾年逐步發(fā)展起來(lái)，很有市場(chǎng)潛力的一種無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)。它是為了滿(mǎn)足低功耗、低數據量和低成本的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )要求而誕生的。它基于IEEE無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)（WirelessPersonal AreaNetwork，WPAN）工作組的80211514標準，被稱(chēng)為ZigBee技術(shù)標準。
一般來(lái)說(shuō)，采用ZigBee技術(shù)的智能家電控制系統包括ZigBee協(xié)調器、ZigBee紅外控制終端和家庭網(wǎng)關(guān)。ZigBee網(wǎng)絡(luò )中有兩種功能模塊，一種是ZigBee網(wǎng)絡(luò )的建立和管理的ZigBee協(xié)調器，另一種是ZigBee終端節點(diǎn)，控制主要是連接ZigBee網(wǎng)絡(luò )和學(xué)習型紅外遙控模塊。ZigBee協(xié)調器通過(guò)RS232串口與家庭網(wǎng)關(guān)通信，實(shí)現無(wú)線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )與控制主機的連接。
完整的ZigBee協(xié)議由應用層、應用匯聚層、網(wǎng)絡(luò )層、數據鏈路層和物理層組成。IEEE80211514標準定義了物理層（PHY）和數據鏈路層（MAC）；網(wǎng)絡(luò )層以上的協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟負責制定，其中應用層包括了應用支持子層（APS）、ZigBee設備對象（ZDO）和由制造商制訂的應用對象。
ZigBee以一個(gè)個(gè)獨立的工作節點(diǎn)為依托，利用無(wú)線(xiàn)通信，通過(guò)自組織方式組成星型、網(wǎng)狀和簇狀3種網(wǎng)絡(luò )結構，因此每個(gè)節點(diǎn)的功能并非完全相同。為了降低系統的成本，IEEE80211514定義了2種物理設備類(lèi)型：全功能設備FFD （Full FunctionDevice）和精簡(jiǎn)功能設備RFD（Reduced FunctionDevice）。
FFD節點(diǎn)具備控制器的功能，提供數據交換，能夠作為網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器、路由節點(diǎn)和終端節點(diǎn)來(lái)使用，可以與網(wǎng)絡(luò )中任何類(lèi)型的設備進(jìn)行通信；RFD只能作為終端節點(diǎn)來(lái)使用，而且只能與FFD通信，兩個(gè)RFD節點(diǎn)之間不能通信。
Zigbee這一無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)具有近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本、安全可靠、網(wǎng)絡(luò )容量大、自組織、自愈能力強等特點(diǎn)，可廣泛應用于多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，有著(zhù)廣闊的市場(chǎng)前景。
zigbee技術(shù)適用于什么功耗應用場(chǎng)合
基于Zigbee技術(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò )應用非常廣泛，可以幫助人們更好地實(shí)現生活夢(mèng)想。Zigbee技術(shù)應用包括智能家庭、工業(yè)控制、自動(dòng)抄表、醫療監護、傳感器網(wǎng)絡(luò )應用和電信應用。
智能家庭：家里可能都有很多電器和電子設備，如電燈、電視機、冰箱、洗衣機、電腦、空調等等，可能還有煙霧感應、報警器和攝像頭等設備，以前我們最多可能就做到點(diǎn)對點(diǎn)的控制，但如果使用了ZigBee技術(shù)，可以把這些電子電器設備都聯(lián)系起來(lái)，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，甚至可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到 Internet，這樣用戶(hù)就可以方便的在任何地方監控自己家里的情況，并且省卻了在家里布線(xiàn)的煩惱。原文位置
醫療監護：電子醫療監護是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在人體身上安裝很多傳感器，如測量脈搏、血壓，監測健康狀況，還有在人體周?chē)h(huán)境放置一些監視器和報警器，如在病房環(huán)境，這樣可以隨時(shí)對人的身體狀況進(jìn)行監測，一旦發(fā)生問(wèn)題，可以及時(shí)做出反應，比如通知醫院的值班人員。這些傳感器、監視器和報警器，可以通過(guò)ZigBee技術(shù)組成一個(gè)監測的網(wǎng)絡(luò )，由于是無(wú)線(xiàn)技術(shù)，傳感器之間不需要有線(xiàn)連接，被監護的人也可以比較自由的行動(dòng)，非常方便。
傳感器網(wǎng)絡(luò )應用：傳感器網(wǎng)絡(luò )也是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)，像貨物跟蹤、建筑物監測、環(huán)境保護等方面都有很好的應用前景。傳感器網(wǎng)絡(luò )要求節點(diǎn)低成本、低功耗，并且能夠自動(dòng)組網(wǎng)、易于維護、可靠性高。ZigBee在組網(wǎng)和低功耗方面的優(yōu)勢使得它成為傳感器網(wǎng)絡(luò )應用的一個(gè)很好的技術(shù)選擇。
無(wú)線(xiàn)點(diǎn)餐系統：餐廳 ZigBee無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)在餐廳、吧臺、廚房、收銀臺、處理中心部署的ZigBee節點(diǎn)設備構成了完整的無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現了信息處理的自動(dòng)化； 服務(wù)員通過(guò)手持的點(diǎn)餐終端處理顧客的點(diǎn)單，用戶(hù)訂單通過(guò)終端和大廳內的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)的上傳到廚房和收銀臺，無(wú)線(xiàn)通信系統的 ZIGBEE 中心節點(diǎn)、無(wú)線(xiàn) ZIGBEE 路由和無(wú)線(xiàn)點(diǎn)餐終端，夠構成一個(gè) 蜂窩狀的通信網(wǎng)絡(luò )，任何一個(gè)節點(diǎn)以多調方式實(shí)現通信。
其中任何一個(gè) ZIGBEE 路由器，負責與中心網(wǎng)絡(luò )的連接和數據中繼轉發(fā)；所有的 ZIGBEE 路由器組成一個(gè)蜂窩網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )，與 ZIGBEE 中心節點(diǎn)連接，中心節點(diǎn)設置在總服務(wù)臺，構建成一個(gè)完整的 ZIGBEE 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，是個(gè)通信非?？煽康木W(wǎng)絡(luò )結構。
智能交通控制系統：采用 ZIGBEE 和太陽(yáng)能結合的無(wú)線(xiàn)控制系統，無(wú)須挖路布設控制線(xiàn)路，各設備之間實(shí)現無(wú)線(xiàn)自動(dòng)組網(wǎng)連接，既降低了系統安裝成本，更重要的是避免了傳統安裝方式對交通干 擾所帶來(lái)的經(jīng)濟損失，而且也避免了由于城市快速發(fā)展，道路拓展等變化對原有預埋管線(xiàn)的干擾。
工業(yè)控制：工廠(chǎng)環(huán)境當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(gè)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行監控，加強作業(yè)管理，降低成本。
自動(dòng)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(gè)月或每個(gè)季度可能都要統計一下讀數，報給煤氣、電力或者供水公司，然后根據讀數來(lái)收費?，F在在大多數地方還是使用人工的方式來(lái)進(jìn)行抄表，逐家逐戶(hù)的敲門(mén)，很不方便。而ZigBee可以用于這個(gè)領(lǐng)域，利用傳感器把表的讀數轉化為數字信號，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò )把讀數直接發(fā)送到提供煤氣或水電的公司。使用ZigBee進(jìn)行抄表還可以帶來(lái)其它好處，比如煤氣或水電公司可以直接把一些信息發(fā)送給用戶(hù)，或者和節能相結合，當發(fā)現能源使用過(guò)快的時(shí)候可以自動(dòng)降低使用速度。
電信應用：在2006年初的時(shí)候，意大利電信就宣布她研發(fā)了一種集成了ZigBee技術(shù)的SIM卡，并命名為“ZSIM”。其實(shí)這種 SIM卡只是把ZigBee集成在電信終端上的一種手段。
zigbee技術(shù)的應用
ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。根據國際標準規定，ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率。主要適合用于自動(dòng)控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)通訊技術(shù)。ZigBee是一種低速短距離傳輸的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網(wǎng)絡(luò )層（NWK）、應用層（APL）等。其中物理層和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規定。
Zigbee是由Zigbee聯(lián)盟設計的，該聯(lián)盟成員包括亞馬遜、三星、華為、高通和東芝。更重要的是，它正在迅速成為智能家居設備用于通信的無(wú)線(xiàn)協(xié)議標準。
那么ZigBee的組網(wǎng)方式與那種平常射頻芯片組網(wǎng)方式存在著(zhù)怎樣的差異呢？區別可大了，先看zigbee組網(wǎng)，就是把zigbee芯片當普通的射頻芯片用，其實(shí)象這樣的方案根本不是zigbee的初衷，也根本體現不出zigbee的優(yōu)勢。使用zigbee的著(zhù)眼點(diǎn)一是其超低功耗的實(shí)現，二是強大的組網(wǎng)能力。
為什么是zigbee？使用平常的射頻模塊，成本低，買(mǎi)一個(gè)現成的150M或300M的射頻模塊，才40元左右，如果自己有能力焊接，那就更便宜了，使用zigbee開(kāi)發(fā)，單是一塊芯片就是5個(gè)美元左右，還不包括其它的外圍設備；使用現成的射頻模塊，開(kāi)發(fā)方便，直接往TxD/RxD腳上一接，就可以使用了，如果使用zigbee芯片，光是協(xié)議棧就有40K代碼，自己還要編寫(xiě)profile，開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，風(fēng)險大。
Zigbee技術(shù)的優(yōu)勢：
1）低功耗
由于ZigBee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee設備非常省電。據估算，在低耗電待機模式下，ZigBee設備僅靠?jì)晒?號電池就可以維持長(cháng)達6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間，甚至更長(cháng)。這是ZigBee的突出優(yōu)勢。相比之下 可以工作數周、WiFi可以工作數小時(shí)；這是其它無(wú)線(xiàn)設備望塵莫及的。
2）成本低
通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議是成本很低（不足藍牙的1/10），降低了對通信控制器的要求，按預測分析，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節點(diǎn)需要32KB代碼，子功能節點(diǎn)少至4KB代碼，ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計很快就能降到1.5—2.5美元，ZigBee協(xié)議還比較機智地使用免專(zhuān)利費技術(shù)。低成本對于ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。
3）短時(shí)延
ZigBee的響應速度較快，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設備時(shí)延30ms，一般從睡眠轉入工作狀態(tài)只需15ms，活動(dòng)設備信道接入的時(shí)延為15ms，進(jìn)一步節省了電能。相比較，藍牙需要3-10s、WiFi需要3s。設備激活快，點(diǎn)播中的消息確認是微秒級別。因此ZigBee技術(shù)適用于對時(shí)延要求苛刻的無(wú)線(xiàn)控制（如工業(yè)控制場(chǎng)合等）應用。
4）網(wǎng)絡(luò )容量大
ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )結構，由一個(gè)主節點(diǎn)管理若干子節點(diǎn)，一個(gè)星狀結構的Zigbee網(wǎng)絡(luò )最多可以容納254個(gè)從設備和一個(gè)主設備， 一個(gè)區域內可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )， 而且網(wǎng)絡(luò )組成靈活。同時(shí)主節點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)管理 并且在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中最多可以有65000個(gè)節點(diǎn)連接。
實(shí)際CC2530組建的網(wǎng)絡(luò )基本能達到100個(gè)節點(diǎn)?！熬G野千傳”項目成功部署了1000個(gè)節點(diǎn)。
5）可靠安全
采取了碰撞避免策略，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預留了專(zhuān)用時(shí)隙，避開(kāi)了發(fā)送數據的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數據傳輸模式， 每個(gè)發(fā)送的數據包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過(guò)程中出現問(wèn)題可以進(jìn)行重發(fā)。CSMA-CA，校驗以及自動(dòng)的路由修復都保證了zigbee的無(wú)線(xiàn)通信是相對可靠的。
ZigBee提供了基于循環(huán)沉余校驗（CRC）的數據包完整性檢查功能，支持鑒權和認證， 采用了AES-128的加密算法，各個(gè)應用可以靈活確定其安全屬性。
隨著(zhù)zigbee技術(shù)的不斷完善，它將成為當今世界最前沿的數字化無(wú)線(xiàn)技術(shù)。ZigBee所具有的低功耗、低成本、低速率和使用便捷等顯著(zhù)優(yōu)勢，使它必將有著(zhù)廣闊的應用前景。
