ZigBee通信技術可以應用在那些方面？

Zigbee是什麼？Zigbee有那些優勢呢？zigbee可以應用在那些地方呢？帶著這些問題，來了解一下Zigbee。

一、Zigbee是什麼?

ZigBee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議。根據國際標準規定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低複雜度、自組織、低功耗、低數據速率。主要適合用於自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議。ZigBee協議從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網絡層(NWK)、應用層(APL)等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規定。

Zigbee是由Zigbee聯盟設計的，該聯盟成員包括亞馬遜、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於通信的無線協議標準。

那麼ZigBee的組網方式與那種平常射頻芯片組網方式存在著怎樣的差異呢？區別可大了，先看zigbee組網，就是把zigbee芯片當普通的射頻芯片用，其實象這樣的方案根本不是zigbee的初衷，也根本體現不出zigbee的優勢。使用zigbee的著眼點一是其超低功耗的實現，二是強大的組網能力。

為什麼是zigbee？使用平常的射頻模塊，成本低，買一個現成的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開發，單是一塊芯片就是5個美元左右，還不包括其它的外圍設備；使用現成的射頻模塊，開發方便，直接往TxD/RxD腳上一接，就可以使用了，如果使用zigbee芯片，光是協議棧就有40K代碼，自己還要編寫profile，開發週期長，風險大。

二、Zigbee的優勢在哪？

1)低功耗

由於ZigBee的傳輸速率低，發射功率僅為1mW，而且採用了休眠模式，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設備僅靠兩節5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間，甚至更長。這是ZigBee的突出優勢。相比之下 可以工作數週、WiFi可以工作數小時；這是其它無線設備望塵莫及的。

2)成本低

通過大幅簡化協議是成本很低（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，全功能的主節點需要32KB代碼，子功能節點少至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協議還比較機智地使用免專利費技術。低成本對於ZigBee也是一個關鍵的因素。

3)短時延

ZigBee的響應速度較快，通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延30ms，一般從睡眠轉入工作狀態只需15ms，活動設備信道接入的時延為15ms，進一步節省了電能。相比較，藍牙需要3-10s、WiFi需要3s。設備激活快，點播中的消息確認是微秒級別。因此ZigBee技術適用於對時延要求苛刻的無線控制（如工業控制場合等）應用。

4)網絡容量大

ZigBee可採用星狀、片狀和網狀網絡結構，由一個主節點管理若干子節點，一個星狀結構的Zigbee網絡最多可以容納254個從設備和一個主設備， 一個區域內可以同時存在最多100個ZigBee網絡， 而且網絡組成靈活。同時主節點還可由上一層網絡節點管理 並且在一個網絡中最多可以有65000個節點連接。

實際CC2530組建的網絡基本能達到100個節點。“綠野千傳”項目成功部署了1000個節點。

5)可靠安全

採取了碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避開了發送數據的競爭和衝突。MAC層採用了完全確認的數據傳輸模式， 每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現問題可以進行重發。CSMA-CA，校驗以及自動的路由修復都保證了zigbee的無線通信是相對可靠的。

ZigBee提供了基於循環沉餘校驗（CRC）的數據包完整性檢查功能，支持鑑權和認證， 採用了AES-128的加密算法，各個應用可以靈活確定其安全屬性。

6)自組織和自愈性

協調器自動建立網絡，有節點故障時網絡可以自我修復。

三、zigbee主要應景場景

基於Zigbee技術的傳感器網絡應用非常廣泛，可以幫助人們更好地實現生活夢想。Zigbee技術應用包括智能家庭、工業控制、自動抄表、醫療監護、傳感器網絡應用和電信應用。

智能家庭：家裡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對點的控制，但如果使用了ZigBee技術，可以把這些電子電器設備都聯繫起來，組成一個網絡，甚至可以通過網關連接到 Internet，這樣用戶就可以方便的在任何地方監控自己家裡的情況，並且省卻了在家裡佈線的煩惱。原文位置

醫療監護：電子醫療監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，監測健康狀況，還有在人體周圍環境放置一些監視器和報警器，如在病房環境，這樣可以隨時對人的身體狀況進行監測，一旦發生問題，可以及時做出反應，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ZigBee技術組成一個監測的網絡，由於是無線技術，傳感器之間不需要有線連接，被監護的人也可以比較自由的行動，非常方便。

傳感器網絡應用：傳感器網絡也是最近的一個研究熱點，像貨物跟蹤、建築物監測、環境保護等方面都有很好的應用前景。傳感器網絡要求節點低成本、低功耗，並且能夠自動組網、易於維護、可靠性高。ZigBee在組網和低功耗方面的優勢使得它成為傳感器網絡應用的一個很好的技術選擇。

無線點餐系統：餐廳 ZigBee無線節點網絡，通過在餐廳、吧檯、廚房、收銀臺、處理中心部署的ZigBee節點設備構成了完整的無線通訊網絡，實現了信息處理的自動化； 服務員通過手持的點餐終端處理顧客的點單，用戶訂單通過終端和大廳內的 ZigBee 網絡自動的上傳到廚房和收銀臺，無線通信系統的 ZIGBEE 中心節點、無線 ZIGBEE 路由和無線點餐終端，夠構成一個 蜂窩狀的通信網絡，任何一個節點以多調方式實現通信。

其中任何一個 ZIGBEE 路由器，負責與中心網絡的連接和數據中繼轉發；所有的 ZIGBEE 路由器組成一個蜂窩網狀網絡，與 ZIGBEE 中心節點連接，中心節點設置在總服務檯，構建成一個完整的 ZIGBEE 無線網絡，是個通信非常可靠的網絡結構。

智能交通控制系統：採用 ZIGBEE 和太陽能結合的無線控制系統，無須挖路佈設控制線路，各設備之間實現無線自動組網連接，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幹 擾所帶來的經濟損失，而且也避免了由於城市快速發展，道路拓展等變化對原有預埋管線的干擾。

自動抄表：抄表可能是大家比較熟悉的事情，像煤氣表、電錶、水錶等等，每個月或每個季度可能都要統計一下讀數，報給煤氣、電力或者供水公司，然後根據讀數來收費。現在在大多數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可以用於這個領域，利用傳感器把表的讀數轉化為數字信號，通過ZigBee網絡把讀數直接發送到提供煤氣或水電的公司。使用ZigBee進行抄表還可以帶來其它好處，比如煤氣或水電公司可以直接把一些信息發送給用戶，或者和節能相結合，當發現能源使用過快的時候可以自動降低使用速度。

電信應用：在2006年初的時候，意大利電信就宣佈她研發了一種集成了ZigBee技術的SIM卡，並命名為“ZSIM”。其實這種 SIM卡只是把ZigBee集成在電信終端上的一種手段。而ZigBee聯盟也在2007年4月發佈新聞，說聯盟的成員在開發電信相關的應用。如果 ZigBee技術真得可以在電信領域開展起來，那麼將來用戶就可以利用手機來進行移動支付，並且在熱點地區可以獲得一些感興趣的信息，如新聞、折扣信息，用戶也可以通過定位服務獲知自己的位置。雖然現在的GPS定位服務已經做得很好，但卻很難支持室內的定位，而ZigBee的定位功能正好彌補這一缺陷。

隨著ZigBee技術的不斷完善，它將成為當今世界最前沿的數字化無線技術。ZigBee所具有的低功耗、低成本、低速率和使用便捷等顯著優勢，使它必將有著廣闊的應用前景。ZigBec聯盟預言在未來的四到五年內，每個家庭將擁有50個ZigBee器件，最後將達到每個家庭150個。相信在不久的將來，會有越來越多的具有ZigBee功能的產品進人我們的生活，為我們的生活和工作帶來極大的方便和快捷。

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