zigbee技术

蓝牙技术在1994年就提出来了，和蓝牙相比，ZigBee应该是晚辈。考虑到蓝牙技术在组网能力、可靠性等方面的局限性，市场上迫切需要一个适合商业或工业领域的无线技术。在此背景下，zigbee技术联盟在2001年成立，主要负责推动ZigBee标准的制订和推广。

zigbee技术

zigbee技术特点

ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，在众多领域有着广泛的应用前景。智能家居是一个多功能的综合技术系统，它以家庭住宅为平台，利用先进的计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术，将家庭中的各种电器设备通过某种形式的网络有机地连接在一起，进行网络化的综合管理与调控，为人们提供一个舒适、安全、方便、环保和高效率的生活环

是一种低速低功耗，短距，自组网的无线局域网通信技术，于2003年被正式提出，为了弥补蓝牙通信协议的高复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等缺陷。名称取自于蜜蜂，蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。 ZigBee被标准化为IEEE 802.15.4，工作频段有三个：868MHz－868.6MHz、902MHz－928MHz和2.4GHz－2.4835GHz，其中最后一个频段世界范围内通用，16个信道，并且该频段为免付费、免申请的无线电频段。三个频段传输速率分别为20kbps，40kbps以及250kbps。

ZigBee技术是近几年逐步发展起来，很有市场潜力的一种无线连接技术。它是为了满足低功耗、低数据量和低成本的无线网络要求而诞生的。它基于IEEE无线个人区域网（WirelessPersonal AreaNetwork，WPAN）工作组的80211514标准，被称为ZigBee技术标准。

一般来说，采用ZigBee技术的智能家电控制系统包括ZigBee协调器、ZigBee红外控制终端和家庭网关。ZigBee网络中有两种功能模块，一种是ZigBee网络的建立和管理的ZigBee协调器，另一种是ZigBee终端节点，控制主要是连接ZigBee网络和学习型红外遥控模块。ZigBee协调器通过RS232串口与家庭网关通信，实现无线控制网络与控制主机的连接。

完整的ZigBee协议由应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。IEEE80211514标准定义了物理层（PHY）和数据链路层（MAC）；网络层以上的协议由ZigBee联盟负责制定，其中应用层包括了应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和由制造商制订的应用对象。

ZigBee以一个个独立的工作节点为依托，利用无线通信，通过自组织方式组成星型、网状和簇状3种网络结构，因此每个节点的功能并非完全相同。为了降低系统的成本，IEEE80211514定义了2种物理设备类型：全功能设备FFD （Full FunctionDevice）和精简功能设备RFD（Reduced FunctionDevice）。

FFD节点具备控制器的功能，提供数据交换，能够作为网络协调器、路由节点和终端节点来使用，可以与网络中任何类型的设备进行通信；RFD只能作为终端节点来使用，而且只能与FFD通信，两个RFD节点之间不能通信。

Zigbee这一无线通信技术具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、安全可靠、网络容量大、自组织、自愈能力强等特点，可广泛应用于多个技术领域，有着广阔的市场前景。

zigbee技术适用于什么功耗应用场合

基于Zigbee技术的传感器网络应用非常广泛，可以帮助人们更好地实现生活梦想。Zigbee技术应用包括智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监护、传感器网络应用和电信应用。

智能家庭：家里可能都有很多电器和电子设备，如电灯、电视机、冰箱、洗衣机、电脑、空调等等，可能还有烟雾感应、报警器和摄像头等设备，以前我们最多可能就做到点对点的控制，但如果使用了ZigBee技术，可以把这些电子电器设备都联系起来，组成一个网络，甚至可以通过网关连接到 Internet，这样用户就可以方便的在任何地方监控自己家里的情况，并且省却了在家里布线的烦恼。原文位置

医疗监护：电子医疗监护是最近的一个研究热点。在人体身上安装很多传感器，如测量脉搏、血压，监测健康状况，还有在人体周围环境放置一些监视器和报警器，如在病房环境，这样可以随时对人的身体状况进行监测，一旦发生问题，可以及时做出反应，比如通知医院的值班人员。这些传感器、监视器和报警器，可以通过ZigBee技术组成一个监测的网络，由于是无线技术，传感器之间不需要有线连接，被监护的人也可以比较自由的行动，非常方便。

传感器网络应用：传感器网络也是最近的一个研究热点，像货物跟踪、建筑物监测、环境保护等方面都有很好的应用前景。传感器网络要求节点低成本、低功耗，并且能够自动组网、易于维护、可靠性高。ZigBee在组网和低功耗方面的优势使得它成为传感器网络应用的一个很好的技术选择。

无线点餐系统：餐厅 ZigBee无线节点网络，通过在餐厅、吧台、厨房、收银台、处理中心部署的ZigBee节点设备构成了完整的无线通讯网络，实现了信息处理的自动化； 服务员通过手持的点餐终端处理顾客的点单，用户订单通过终端和大厅内的 ZigBee 网络自动的上传到厨房和收银台，无线通信系统的 ZIGBEE 中心节点、无线 ZIGBEE 路由和无线点餐终端，够构成一个 蜂窝状的通信网络，任何一个节点以多调方式实现通信。

其中任何一个 ZIGBEE 路由器，负责与中心网络的连接和数据中继转发；所有的 ZIGBEE 路由器组成一个蜂窝网状网络，与 ZIGBEE 中心节点连接，中心节点设置在总服务台，构建成一个完整的 ZIGBEE 无线网络，是个通信非常可靠的网络结构。

智能交通控制系统：采用 ZIGBEE 和太阳能结合的无线控制系统，无须挖路布设控制线路，各设备之间实现无线自动组网连接，既降低了系统安装成本，更重要的是避免了传统安装方式对交通干 扰所带来的经济损失，而且也避免了由于城市快速发展，道路拓展等变化对原有预埋管线的干扰。

工业控制：工厂环境当中有大量的传感器和控制器，可以利用ZigBee技术把它们连接成一个网络进行监控，加强作业管理，降低成本。

自动抄表：抄表可能是大家比较熟悉的事情，像煤气表、电表、水表等等，每个月或每个季度可能都要统计一下读数，报给煤气、电力或者供水公司，然后根据读数来收费。现在在大多数地方还是使用人工的方式来进行抄表，逐家逐户的敲门，很不方便。而ZigBee可以用于这个领域，利用传感器把表的读数转化为数字信号，通过ZigBee网络把读数直接发送到提供煤气或水电的公司。使用ZigBee进行抄表还可以带来其它好处，比如煤气或水电公司可以直接把一些信息发送给用户，或者和节能相结合，当发现能源使用过快的时候可以自动降低使用速度。

电信应用：在2006年初的时候，意大利电信就宣布她研发了一种集成了ZigBee技术的SIM卡，并命名为“ZSIM”。其实这种 SIM卡只是把ZigBee集成在电信终端上的一种手段。

zigbee技术的应用

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、传输层（TL）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。

Zigbee是由Zigbee联盟设计的，该联盟成员包括亚马逊、三星、华为、高通和东芝。更重要的是，它正在迅速成为智能家居设备用于通信的无线协议标准。

那么ZigBee的组网方式与那种平常射频芯片组网方式存在着怎样的差异呢？区别可大了，先看zigbee组网，就是把zigbee芯片当普通的射频芯片用，其实象这样的方案根本不是zigbee的初衷，也根本体现不出zigbee的优势。使用zigbee的着眼点一是其超低功耗的实现，二是强大的组网能力。

为什么是zigbee？使用平常的射频模块，成本低，买一个现成的150M或300M的射频模块，才40元左右，如果自己有能力焊接，那就更便宜了，使用zigbee开发，单是一块芯片就是5个美元左右，还不包括其它的外围设备；使用现成的射频模块，开发方便，直接往TxD/RxD脚上一接，就可以使用了，如果使用zigbee芯片，光是协议栈就有40K代码，自己还要编写profile，开发周期长，风险大。

Zigbee技术的优势：

1）低功耗

由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee设备非常省电。据估算，在低耗电待机模式下，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比之下 可以工作数周、WiFi可以工作数小时；这是其它无线设备望尘莫及的。

2）成本低

通过大幅简化协议是成本很低（不足蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5—2.5美元，ZigBee协议还比较机智地使用免专利费技术。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

3）短时延

ZigBee的响应速度较快，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，活动设备信道接入的时延为15ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3-10s、WiFi需要3s。设备激活快，点播中的消息确认是微秒级别。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制（如工业控制场合等）应用。

4）网络容量大

ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，一个星状结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络， 而且网络组成灵活。同时主节点还可由上一层网络节点管理 并且在一个网络中最多可以有65000个节点连接。

实际CC2530组建的网络基本能达到100个节点。“绿野千传”项目成功部署了1000个节点。

5）可靠安全

采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。CSMA-CA，校验以及自动的路由修复都保证了zigbee的无线通信是相对可靠的。

ZigBee提供了基于循环沉余校验（CRC）的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证， 采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。

随着zigbee技术的不断完善，它将成为当今世界最前沿的数字化无线技术。ZigBee所具有的低功耗、低成本、低速率和使用便捷等显著优势，使它必将有着广阔的应用前景。