Zigbee：全新無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信技術(shù)
Zigbee技術(shù)是隨著工業(yè)自動(dòng)化對(duì)于無(wú)線通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠖a(chǎn)生的，Zigbee網(wǎng)絡(luò)省電、可靠、成本低、容量大、安全，可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制領(lǐng)域。
Zigbee的由來(lái)：
在藍(lán)牙技術(shù)的使用過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在許多缺陷。對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化控制和遙測(cè)遙控領(lǐng)域而言，藍(lán)牙技術(shù)顯得太復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等，......而工業(yè)自動(dòng)化對(duì)無(wú)線通信的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。正因此，經(jīng)過(guò)人們長(zhǎng)期努力，Zigbee協(xié)議在2003年中通過(guò)后，于2004正式問(wèn)世了。
Zigbee是什么：
Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類(lèi)似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類(lèi)似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。例如，你可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在北京監(jiān)控云南某地的一個(gè)Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)。
不同的是，Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要是為自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，而移動(dòng)通信網(wǎng)主要是為語(yǔ)音通信而建立；每個(gè)移動(dòng)基站價(jià)值一般都在百萬(wàn)元人民幣以上，而每個(gè)Zigbee"基站"卻不到1000元人民幣;每個(gè)Zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以與監(jiān)控對(duì)對(duì)象，例如傳感器連接直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，它還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)資料; 除此之外，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（FFD）還可在自己信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi)，和多個(gè)不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn)（RFD）無(wú)線連接。
每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（FFD和RFD）可以可支持多到31個(gè)的傳感器和受控設(shè)備，每一個(gè)傳感器和受控設(shè)備終可以有8種不同的接口方式?？梢圆杉蛡鬏敂?shù)字量和模擬量。
Zigbee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：
Zigbee技術(shù)的目標(biāo)就是針對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化，遙測(cè)遙控，汽車(chē)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等，例如燈光自動(dòng)化控制，傳感器的無(wú)線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。另外它還可以對(duì)局部區(qū)域內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)例如城市中的車(chē)輛進(jìn)行定位。（成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)公司的專(zhuān)利技術(shù)）。
通常，符合如下條件之一的應(yīng)用，就可以考慮采用Zigbee技術(shù)做無(wú)線傳輸：
1． 需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多；
2． 要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設(shè)備成本低；
3． 要求數(shù)據(jù)傳輸可性高，安全性高；
4． 設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；
5． 電池供電；
6． 地形復(fù)雜，監(jiān)測(cè)點(diǎn)多，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；
7． 現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)；
8． 使用現(xiàn)存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測(cè)遙控系統(tǒng)。
9． 使用GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動(dòng)目標(biāo)的定位應(yīng)用。
Zigbee 技術(shù)的特點(diǎn)：
省電：兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間可靠：采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專(zhuān)用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃?、時(shí)延短：針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。
網(wǎng)絡(luò)容量大：可支持達(dá)65000個(gè)節(jié)點(diǎn)。
安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的AES-128。
高保密性：64位出廠編號(hào)和支持AES-128加密
Zigbee的發(fā)展前景：
Zigbee技術(shù)和RFID 技術(shù)在2004年就被列為當(dāng)今世界發(fā)展最快，市場(chǎng)前景最廣闊的十大最新技術(shù)中的兩個(gè)。關(guān)于這方面的報(bào)道，你只需在百度，或GOOGLE搜索欄中鍵入"Zigbee"，你就會(huì)看到大量的有關(guān)報(bào)道。總之，今后若干年，都將是Zigbee技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期。
Zigbee技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用情況：
盡管，國(guó)內(nèi)不少人已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注Zigbee這們新技術(shù)，而且也有不少單位開(kāi)始涉足Zigbee技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作，然而，由于Zigbee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術(shù)，應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)必須和網(wǎng)絡(luò)傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結(jié)合在一起。因而深入理解這個(gè)來(lái)自國(guó)外的新技術(shù)，再組織一個(gè)在這幾個(gè)方面都有豐富經(jīng)驗(yàn)的配套的隊(duì)伍，本身就不是一件容易的事情，因而，到目前為止，國(guó)內(nèi)目前除了成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)有限公司，真正將Zigbee技術(shù)開(kāi)發(fā)成產(chǎn)品，并成功地用于解決幾個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題而外，尚未見(jiàn)到其它報(bào)道。
Zigbee 和現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)（GPRS，CDMA-1X）的比較：
1． 無(wú)網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)：使用移動(dòng)網(wǎng)需要長(zhǎng)期支付網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)，而且是按節(jié)點(diǎn)終端的數(shù)量計(jì)算的，而Zigbee沒(méi)有這筆費(fèi)用；
2． 設(shè)備投入低：使用移動(dòng)網(wǎng)需要購(gòu)買(mǎi)移動(dòng)終端設(shè)備，每個(gè)終端的價(jià)格在人民幣1000元上下，而使用Zigbee 網(wǎng)絡(luò)，不僅Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊（相當(dāng)于基站）費(fèi)用每只人民幣不到1000元，而且，主要使用的網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點(diǎn)（相當(dāng)于手機(jī)）的價(jià)格還要低得多；
3． 通信更可靠：由于現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)主要是為手機(jī)通信而設(shè)計(jì)的，盡管CDMA-1X和GPRS可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，但實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，不僅通信數(shù)率比設(shè)計(jì)速率低很多，而且數(shù)據(jù)通信的可靠性也存在一定的問(wèn)題。而Zigbee網(wǎng)絡(luò)則是專(zhuān)門(mén)為控制數(shù)據(jù)的傳輸而設(shè)計(jì)的，因而控制數(shù)據(jù)的傳輸具有相當(dāng)?shù)谋ＷC。
4． 高度的靈活性和低成本：首先，通過(guò)使用覆蓋距離不同，功能不同的Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以及其它非Zigbee系統(tǒng)的低成本的無(wú)線收發(fā)模塊，建立起一個(gè)Zigbee局部自動(dòng)化控制網(wǎng)，（這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以是星型，樹(shù)狀，網(wǎng)狀及其共同組成的復(fù)合網(wǎng)結(jié)構(gòu)）再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)與遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)低成本，高效率的工業(yè)自動(dòng)化遙測(cè)遙控；
5． 比起現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)來(lái)，盡管Zigbee僅僅只是一個(gè)局域網(wǎng)，覆蓋區(qū)域有限，但它卻可以與現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和其它通信網(wǎng)絡(luò)相連接，將許多Zigbee局域網(wǎng)相互連成為一個(gè)整體。有效的解決移動(dòng)網(wǎng)的盲區(qū)覆蓋問(wèn)題：我們知道，現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在許多地方存在盲區(qū)，特別是鐵路，公路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個(gè)移動(dòng)基站或直放站的費(fèi)用是相當(dāng)可觀的，此時(shí)使用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行盲區(qū)覆蓋不僅經(jīng)濟(jì)有效，而且往往是現(xiàn)在唯一可行手段。
Zigbee與現(xiàn)有數(shù)傳電臺(tái)的比較：
1．可靠性高：由于Zigbee模塊的集成度遠(yuǎn)比一般數(shù)傳電臺(tái)高，分離元器件少，因而可靠性更高；
2．使用方便安全：因?yàn)榧啥雀?，比起一般?shù)傳電臺(tái)來(lái)，Zigbee收發(fā)模塊體積可以做得很小，而且功耗低，例如成都西谷公司遠(yuǎn)距離傳輸模塊（2-5公里），最大發(fā)射電流比一個(gè)CDMA手機(jī)還要小許多，因而很容易集成或直接安放在到設(shè)備之中，不僅使用方便，而且在戶外使用時(shí)，不容易受到破壞；
3． 抗干擾力強(qiáng)，保密性好，誤碼率低：Zigbee收發(fā)模塊使用的是2.4G 直序擴(kuò)頻技術(shù)，比起一般FSK， ASK和跳頻的數(shù)傳電臺(tái)來(lái)，具有更好的抗干擾能力，和更遠(yuǎn)的傳輸距離；
4． 免費(fèi)頻段：Zigbee使用的是免費(fèi)頻段，而許多數(shù)傳電臺(tái)所使用的頻段不僅需要申請(qǐng)，而且每年都需要向國(guó)家無(wú)委會(huì)交納相當(dāng)?shù)念l率使用費(fèi)。
5． 價(jià)格低： Zigbee數(shù)傳模塊的價(jià)格只有具有類(lèi)似功能的數(shù)傳電臺(tái)的幾分之一；(2.4G，250kps，3-5公里距離DSSS 數(shù)傳模塊每只不到1000元人民幣)
怎樣利用Zigbee盡快產(chǎn)生效益：
為了讓大家能更快更好的將Zigbee技術(shù)用于解決不同應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題，而不需要深入了解Zigbee網(wǎng)絡(luò)本身是如何來(lái)工作的，從而大大縮短你系統(tǒng)集成的時(shí)間，迅速給你帶來(lái)實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。
成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)有限公司專(zhuān)門(mén)向用戶提供Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的演示/應(yīng)用套件，和具體應(yīng)用開(kāi)發(fā)培訓(xùn)。這個(gè)套件包括：
1). 5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的演示/應(yīng)用模塊（其中一個(gè)用作為與計(jì)算機(jī)相連的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)）；
2). 電池，天線等附件；
3). Zigbee網(wǎng)絡(luò)功能演示軟件；
4). 每個(gè)模塊提供兩個(gè)USART接口；
5). 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串口通信協(xié)議，用于將應(yīng)用模塊與你的計(jì)算機(jī)和傳感器相連。如果我們的標(biāo)準(zhǔn)串口協(xié)議不能滿足你具體應(yīng)用的需要，原則上，我們可以根據(jù)你的具體要求加以修改。
利用這個(gè)套件，你可以完全按照有線網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)編制你的應(yīng)用程序；將實(shí)際上的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)作一個(gè)一般的有線網(wǎng)絡(luò)來(lái)加以利用。
這個(gè)套件，具有如下演示功能：
1．演示Zigbee網(wǎng)絡(luò)本身所具有的自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)功能；
2．演示網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸自動(dòng)路由，以及數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)墓δ埽?
3．顯示網(wǎng)絡(luò)無(wú)線鏈路連接狀況，以及每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸統(tǒng)計(jì)的功能；
4．演示整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的多種數(shù)據(jù)采集功能；
5．演示控制中心對(duì)遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制功能；
6．更重要的是，它除了具有如上的演示功能外，它還可用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)布置中檢查無(wú)線鏈路連接狀況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的具體布置效果進(jìn)行評(píng)估和調(diào)整。
這個(gè)套件中的每個(gè)模塊提供兩個(gè)USART接口，供用戶直接編寫(xiě)自己的應(yīng)用程序和它用。這樣，用戶可根據(jù)自己實(shí)際應(yīng)用的需要，確定所需的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量和遠(yuǎn)端的具體設(shè)置后，就可以編寫(xiě)具體應(yīng)用程序軟件。當(dāng)你的軟件開(kāi)發(fā)工作完成后，就可以直接使用我們提供的標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)置后，就可以工作了。
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