ZigBee到底是什麼？有什麼用？

  ZigBee技術是一種近距離、低複雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術。主要用於距離短、功耗低且傳輸速率不高的各類電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。

 

 

技術說明

        蜜蜂在發現花叢後會經過一種特殊的肢體語言來告知同伴新發現的食物源位置等信息，這種肢體語言就是ZigZag行舞蹈，是蜜蜂之間一種簡單傳達信息的方式。藉此意義Zigbee做爲新一代無線通信技術的命名。在此以前ZigBee也被稱爲「HomeRF Lite」、「RF- EasyLink」或「fireFly」無線電技術，統稱爲ZigBee。

簡單的說，ZigBee是一種高可靠的無線數傳網絡，相似於CDMA和GSM網絡。ZigBee數傳模塊相似於移動網絡基站。通信距離從標準的75m到幾百米、幾千米，而且支持無限擴展。

        ZigBee是一個由可多到65535個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺，在整個網絡範圍內，每個ZigBee網絡數傳模塊之間能夠相互通訊，每一個網絡節點間的距離能夠從標準的75m無限擴展。

        與移動通訊的CDMA網或GSM網不一樣的是，ZigBee網絡主要是爲工業現場自動化控制數據傳輸而創建，於是，它必須具備簡單，使用方便，工做可靠，價格低的特色。而移動通訊網主要是爲語音通訊而創建，每一個基站價值通常都在百萬元人民幣以上，而每一個ZigBee「基站」卻不到1000元人民幣。

        每一個ZigBee網絡節點不只自己能夠做爲監控對象，例如其所鏈接的傳感器直接進行數據採集和監控，還能夠自動中轉別的網絡節點傳過來的數據資料。除此以外，每個ZigBee網絡節點(FFD)還可在本身信號覆蓋的範圍內，和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點(RFD)無線鏈接。

技術特色

        ZigBee是一種無線鏈接，可工做在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國流行)3個頻段上,分別具備最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的範圍內,但能夠繼續增長。做爲一種無線通訊技術，ZigBee具備以下特色：

    (1) 低功耗: 因爲ZigBee的傳輸速率低,發射功率僅爲1mW,並且採用了休眠模式，功耗低,所以ZigBee設備很是省電。據估算，ZigBee設備僅靠兩節5號電池就能夠維持長達6個月到2年左右的使用時間,這是其它無線設備可望不可即的。

    (2) 成本低： ZigBee模塊的初始成本在6美圓左右，估計很快就能降到1.5—2.5美圓, 而且ZigBee協議是免專利費的。低成本對於ZigBee也是一個關鍵的因素。

    (3) 時延短: 通訊時延和從休眠狀態激活的時延都很是短，典型的搜索設備時延30ms,休眠激活的時延是15ms, 活動設備信道接入的時延爲15ms。所以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： 一個星型結構的Zigbee網絡最多能夠容納254個從設備和一個主設備， 一個區域內能夠同時存在最多100個ZigBee網絡, 並且網絡組成靈活。

    (5) 可靠: 採起了碰撞避免策略，同時爲須要固定帶寬的通訊業務預留了專用時隙,避開了發送數據的競爭和衝突。MAC層採用了徹底確認的數據傳輸模式， 每一個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。若是傳輸過程當中出現問題能夠進行重發。

    (6) 安全： ZigBee提供了基於循環冗餘校驗(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,各個應用能夠靈活肯定其安全屬性。

應用實例

        ZigBee [2] 模塊是一種物聯網無線數據終端，利用ZigBee網絡爲用戶提供無線數據傳輸功能。該產品採用高性能的工業級ZigBee方案，提供SMT與DIP接口，可直接鏈接TTL接口設備，實現數據透明傳輸功能；低功耗設計，最低功耗小於1mA；提供6路I/O，可實現數字量輸入輸出、脈衝輸出；其中有3路I/O還可實現模擬量採集、脈衝計數等功能。

        該產品已普遍應用於物聯網產業鏈中的M2M行業，如智能電網、智能交通、智能家居、金融、移動POS終端、供應鏈自動化、工業自動化、智能建築、消防、公共安全、環境保護、氣象、數字化醫療、遙感勘測、農業、林業、水務、煤礦、石化等領域。

 

應用設計

1.採用高性能工業級ZigBee芯片

2.低功耗設計，支持多級休眠和喚醒模式，最大限度下降功耗

3.電源輸入（DC 2.0～3.6V）

穩定可靠

1.WDT看門狗設計，保證系統穩定

2.提供TTL串行接口，SPI接口。

3.天線接口防雷保護（可選）

標準易用

1.採用2.0的SMA與DIP接口，特別適合於不一樣用戶的應用需求。

2.提供TTL接口可直接連相同電壓的TTL串口設備

3.智能型數據模塊，上電便可進入數據傳輸狀態

4.使用方便，靈活，多種工做模式選擇

5.方便的系統配置和維護接口

6.支持串口軟件升級和遠程維護

功能強大

1.支持ZigBee無線短距離數據傳輸功能

2.具有中繼路由和終端設備功能

3.支持點對點、點對多點、對等和Mesh網絡

4.網絡容量大：65535個節點

5.節點類型靈活：中心節點、路由節點、終端節點可任意設置；

6.發送模式靈活：廣播發送或目標地址發送模式可選

7.通訊距離大

8.提供6路I/O，可實現6路數字量輸入輸出；兼容6路脈衝輸出、3路模擬量輸入、3路脈衝計數功能

自組織網

        ZigBee技術所採用的自組織網是怎麼回事？舉一個簡單的例子就能夠說明這個問題，當一隊傘兵空降後，每人持有一個ZigBee網絡模塊終端，降落到地面後，只要他們彼此間在網絡模塊的通訊範圍內，經過彼此自動尋找，很快就能夠造成一個互聯互通的ZigBee網絡。

並且，因爲人員的移動，彼此間的聯絡還會發生變化。於是，模塊還能夠經過從新尋找通訊對象，肯定彼此間的聯絡，對原有網絡進行刷新。這就是自組織網。

 

通訊緣由

        網狀網通訊實際上就是多通道通訊，在實際工業現場，因爲各類緣由，每每並不能保證每個無線通道都可以始終暢通，就像城市的街道同樣，可能由於車禍，道路維修等，使得某條道路的交通出現暫時中斷，此時因爲咱們有多個通道，車輛（至關於咱們的控制數據）仍然能夠經過其餘道路到達目的地。而這一點對工業現場控制而言則很是重要。

 

路由方式

        所謂動態路由是指網絡中數據傳輸的路徑並非預先設定的，而是傳輸數據前，經過對網絡當時可利用的全部路徑進行搜索，分析它們的位置關係以及遠近，而後選擇其中的一條路徑進行數據傳輸。在咱們的網絡管理軟件中，路徑的選擇使用的是「梯度法」，即先選擇路徑最近的一條通道進行傳輸，如傳不通，再使用另一條稍遠一點的通路進行傳輸，以此類推，直到數據送達目的地爲止。

        在實際工業現場，預先肯定的傳輸路徑隨時均可能發生變化，或者因各類緣由路徑被中斷了，或者過於繁忙不能進行及時傳送。動態路由結合網狀拓撲結構，就能夠很好解決這個問題，從而保證數據的可靠傳輸。

 

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