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ZigBee技術

技術簡介
        蜜蜂在發現花叢后會通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。借此意義Zigbee作為新一代無線通訊技術的命名。在此之前ZigBee也被稱為“HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”無線電技術,統稱為ZigBee。
簡單的說,ZigBee是一種高可靠的無線數傳網絡,類似于CDMA和GSM網絡。ZigBee數傳模塊類似于移動網絡基站。通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公里,并且支持無限擴展。
        ZigBee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺,在整個網絡范圍內,每一個ZigBee網絡數傳模塊之間可以相互通信,每個網絡節點間的距離可以從標準的75m無限擴展。
        與移動通信的CDMA網或GSM網不同的是,ZigBee網絡主要是為工業現場自動化控制數據傳輸而建立,因而,它必須具有簡單,使用方便,工作可靠,價格低的特點。而移動通信網主要是為語音通信而建立,每個基站價值一般都在百萬元人民幣以上,而每個ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個ZigBee網絡節點不僅本身可以作為監控對象,例如其所連接的傳感器直接進行數據采集和監控,還可以自動中轉別的網絡節點傳過來的數據資料。除此之外,每一個ZigBee網絡節點(FFD)還可在自己信號覆蓋的范圍內,和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點(RFD)無線連接。
技術特點
        ZigBee是一種無線連接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離在10-75m的范圍內,但可以繼續增加。作為一種無線通信技術,ZigBee具有如下特點:
(1) 低功耗: 由于ZigBee的傳輸速率低,發射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee設備非常省電。據估算,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,這是其它無線設備望塵莫及的。
(2) 成本低: 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, 并且ZigBee協議是免專利費的。低成本對于ZigBee也是一個關鍵的因素。
(3) 時延短: 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,休眠激活的時延是15ms, 活動設備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術適用于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。
(5) 可靠: 采取了碰撞避免策略,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沖突。MAC層采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。
(6) 安全: ZigBee提供了基于循環冗余校驗(CRC)的數據包完整性檢查功能,支持鑒權和認證, 采用了AES-128的加密算法,各個應用可以靈活確定其安全屬性。

運用實例
ZigBee模塊是一種物聯網無線數據終端,利用ZigBee網絡為用戶提供無線數據傳輸功能。
該產品采用高性能的工業級ZigBee方案,提供SMT與DIP接口,可直接連接TTL接口設備,實現數據透明傳輸功能;低功耗設計,最低功耗小于1mA;提供6路I/O,可實現數字量輸入輸出、脈沖輸出;其中有3路I/O還可實現模擬量采集、脈沖計數等功能。
該產品已廣泛應用于物聯網產業鏈中的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、智能建筑、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。  zigbee組網模式
* 應用設計
1.采用高性能工業級ZigBee芯片
2.低功耗設計,支持多級休眠和喚醒模式,最大限度降低功耗
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.采用2.0的SMA與DIP接口,特別適合于不同用戶的應用需求。
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,上電即可進入數據傳輸狀態
4.使用方便,靈活,多種工作模式選擇
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.具備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:65000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.通信距離大
8.提供6路I/O,可實現6路數字量輸入輸出;兼容6路脈沖輸出、3路模擬量輸入、3路脈沖計數功能。

發展前景
        隨著我國物聯網正進入發展的快車道,ZigBee也正逐步被國內越來越多的用戶接受。ZigBee技術也已在部分智能傳感器場景中進行了應用。如在北京地鐵9號線隧道施工過程中的考勤定位系統便采用的是ZigBee,ZigBee取代傳統的RFID考勤系統實現了無漏讀、方向判斷準確、定位軌跡準確和可查詢,提高了隧道安全施工的管理水平;在某些高檔的老年公寓中,基于ZigBee網絡的無線定位技術可在療養院或老年社區內實現全區實時定位及求助功能。由于每個老人都隨身攜一個移動報警器,遇到險情時,可以及時的按下求助按鈕不但使老人在戶外活動時的安全監控及救援問題得到解決,而且,使用簡單方便,可靠性高。
據中國電信副總工程師靳東濱介紹,預計到2015年國內物聯網市場規模將達到7500億元,年復合增長率超過30%。智慧城市建設成為運營商推進物聯網的重要落腳點。此外,工業和信息化部和財政部已設專項資金用以支持物聯網發展。據悉,2013年投入的專項資金支持預算較2012年有所增長,將超5億元。業內人士預計未來10年內物聯網會大規模普及,其產業規模將遠超互聯網。

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