長期以來，低成本、低功率、短距離的無線通訊市場一直存在著。自從Bluetooth藍牙技術問世后，一度讓工業(yè)控制、家用自動控制、玩具制造商等業(yè)者動心不已，而藍牙設備的成本卻讓他們望塵莫及，這導致許多廠商放棄使用。
如今，這些行業(yè)廠商領導者都加入IEEE 802.15.4標準聯(lián)盟，負責制定ZigBee協(xié)議的物理層和媒體介入控制層。IEEE 802.15.4規(guī)范是經(jīng)濟，高效，低數(shù)據(jù)速率（<250 kbps），適用于個人區(qū)域網(wǎng)絡和對等網(wǎng)格網(wǎng)絡的2.4 GHz和868/928MHz無線技術。 它是ZigBee應用層和網(wǎng)絡層協(xié)議的基礎。
ZigBee是一種新興的低成本，低復雜度，低功耗，低數(shù)據(jù)速率，低成本無線網(wǎng)絡技術，是無線標記技術和藍牙技術之間的技術方案。主要用于短距離無線連接。 它是基于802.15.4標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。 這些傳感器需要非常低的功耗，并且通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳輸?shù)搅硪粋€傳感器，因此它們的通信效率非常高。
多年來，無線技術已經(jīng)開發(fā)出不同的分支機構，適用于不同領域。最初，許多技術僅用于消費電子通信，如CDMA / GPRS，WI-FI技術，藍牙技術等，但現(xiàn)在隨著工業(yè)控制的需求，一些無線技術也被應用于工業(yè)領域。 就像下面介紹的ZigBee技術一樣。 通過使用這些技術可以解決傳統(tǒng)控制因為沒有通訊功能而無法實現(xiàn)集中監(jiān)控的問題，這將操作維護人員從大量繁瑣的工作中解放出來，大大減輕了系統(tǒng)的不利影響和人工成本開銷。
一般來說，隨著通信距離的增加，設備的功耗、系統(tǒng)成本、復雜性都在增加。與現(xiàn)有的無線通信技術相比，ZigBee技術將是最低的功耗和成本的技術。同時由于ZigBee技術的數(shù)據(jù)傳輸速度和通信范圍偏低，ZigBee技術也適用于攜帶流量較少的數(shù)據(jù)流量。 所以ZigBee聯(lián)盟預測了工業(yè)控制，消費電子，汽車自動化，農(nóng)業(yè)自動化和醫(yī)療設備控制等主要應用領域。
?IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)(PAN)工作組的IEEE 802.15.4技術標準是ZigBee技術的基礎。802.15.4標準旨在為低能耗的簡單設備提供有效覆蓋范圍在10米左右的低速連接，可廣泛用于交互玩具、庫存跟蹤監(jiān)測等消費與商業(yè)應用領域。傳感器網(wǎng)絡是其主要市場對象。
?IEEE 802.15.4協(xié)議定義了兩個物理層標準，分別是2.4GHz物理層和868/915MHz物理層。它們都基于DSSS（直接序列擴頻），使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術、擴頻碼片長度和傳輸速率。2.4GHz波段為全球統(tǒng)一的無需申請的ISM頻段，有助于ZigBee設備的推廣和生產(chǎn)成本的降低。2.4GHz的物理層通過采用高階調(diào)制技術能夠提供250kb/s的傳輸速率，有助于獲得更高的吞吐量、更小的通信時延和更短的工作周期，從而更加省電。IEEE 802.15.4協(xié)議特點如圖2-1所示：
? Zigbee在中國被翻譯成“紫蜂”，是基于IEEE802.15.4協(xié)議開發(fā)的一種短距離無線通信技術、功耗低、行業(yè)最有可能用于工業(yè)應用中的無線通信技術。 Zigbee是一個由多達65535個無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡平臺。 每個Zigbee網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模塊可以在整個網(wǎng)絡上相互通信。 每個網(wǎng)絡節(jié)點之間的距離可以從標準75m無限擴展改變。 ZigBee模塊是在2.4GHz（全球），868MHz（歐洲）和915MHz（美國）中分別以250kbit/s，20kbit/s和40kbit/s的速度運行的無線連接，其傳輸距離 范圍在10-75m，但可以繼續(xù)增加。
作為一種無線通信技術,ZigBee技術具有如下特點:
1.低復雜度：
zigbee協(xié)議的大小一般在4-32KB，而藍牙協(xié)議和wi-fi協(xié)議一般都超過100KB
2.自組織：
zigbee能夠自動建立其所想要的網(wǎng)絡
3.時延短:
通信延遲和休眠喚醒非常短暫。典型的搜索設備延遲30ms，睡眠喚醒延遲為15ms，有源設備信道接入延遲為15ms。所以ZigBee技術適用于要求苛刻的無線控制（如工業(yè)控制等）應用的延遲。
4.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(jù)估算,ZigBee設備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間,這是其它無線設備望塵莫及的。
5.可靠性:
采取了碰撞避免策略,同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙,避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸模式,每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)
6.低成本：
ZigBee模塊的初始成本在6美元左右,先如今已降到1.5—2.5美元,并且ZigBee協(xié)議是免專利費的。低成本對于ZigBee也是一個關鍵的因素。
?在由ZigBee協(xié)議棧組成的網(wǎng)絡中，存在三種類型的邏輯設備類型—協(xié)調(diào)器（Coordinator）、路由器(Router)、終端設備(End Device)。一個ZigBee網(wǎng)絡包括一個協(xié)調(diào)器節(jié)點、多個路由器和終端設備節(jié)點。
Coordinator協(xié)調(diào)器員負責啟動整個網(wǎng)絡。它也是網(wǎng)絡上的第一個設備。 協(xié)調(diào)器選擇信道和網(wǎng)絡ID（也稱為PAN ID，本地網(wǎng)絡ID），然后啟動整個網(wǎng)絡。 ZigBee協(xié)調(diào)器也可用于幫助在網(wǎng)絡中建立綁定和應用程序?qū)咏壎ā?協(xié)調(diào)器的角色主要與網(wǎng)絡的啟動和配置有關。 一旦這些完成，協(xié)調(diào)器就像一個路由器。 由于ZigBee網(wǎng)絡本身的分布，整個網(wǎng)絡的運行不再依賴協(xié)調(diào)器的存在。
ZigBe路由器的主要功能是：允許其他設備加入網(wǎng)絡、多跳路由和幫助電池進行電子終端設備的通信。通常，路由器將保持活動狀態(tài)，因此在這種情況使用外部電源是最佳選擇。 但是，當使用此網(wǎng)絡模式的Mesh組網(wǎng)時，允許一定周期的路由間隔一次，因此也可以使用電池供電。
ZigBee終端設備沒有特定的維持網(wǎng)絡結構的責任，它可以睡眠或者喚醒，因此它可以是一個電池供電設備。通常，終端設備對存儲空間(特別是RAM的需要)比較小。
? ZigBee的初衷是開發(fā)易于構建的低成本無線網(wǎng)絡，而其低功耗將使產(chǎn)品的電池持續(xù)六個月至幾年。 在產(chǎn)品開發(fā)初期，將以工業(yè)或企業(yè)市場為導向的感應網(wǎng)絡，提供傳感器識別，照明和安全控制等功能，然后逐步擴大當前市場應用于家庭物聯(lián)網(wǎng)中。通常符合以下條件之一的應用，就可以考慮采用ZigBee技術,如：
1、空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制器, 燈光、窗簾的自動控制；
2、老年人與行動不便者的緊急呼叫器； ?
3．電視與音響的萬用遙控器, 無線鍵盤、滑鼠、搖桿，玩具；
4．煙霧偵測器； ?
5．智慧型標簽。
智能交通控制系統(tǒng)如圖4-1所示：
無線遠程抄表系統(tǒng)如圖4-2所示：
五、zigbee模組方案
?成都億佰特是一家專注與物聯(lián)網(wǎng)應用的高科技公司，其E18系列是集齊Zigbee組網(wǎng)三個類型設備（協(xié)調(diào)器、路由器、終端）與一身的Zigbee無線模塊，可實現(xiàn)星型組網(wǎng)、mesh組網(wǎng)等多種組網(wǎng)方式，模塊參數(shù)可以通過專用配置軟件（如圖5-2所示）自由設置，可實現(xiàn)廣播、組播、點播三種數(shù)據(jù)傳輸方式，在點播模式下，還可根據(jù)不同需求任意搭配MAC地址、網(wǎng)絡地址、透傳等方式，無論是對于成品工業(yè)應用還是初學者學習都是絕佳的選擇。其實物圖如圖5-1所示
綜上所述，本文介紹了ZigBee技術和IEEE 802.15.4標準及其相關應用，討論了其關系，以及其在無線通信領域的應用前景和前景。 ZigBee技術彌補了低成本，低功耗和低速無線通信市場的空缺，這是該技術成功的關鍵所在。 隨著協(xié)議的正式版本的發(fā)布，更多的關注和研發(fā)力量將進入應用程序設計和實施，互操作性測試和營銷等。 我們有理由相信，在不久的將來，將有越來越多的內(nèi)置ZigBee功能的設備融入我們的生活，并將大大改善我們的生活方式和經(jīng)驗。
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