Zigbee的綜合概述及應用行業優勢
如今,各種近距離無線傳輸技術層出不窮,Bluetooth(藍牙)、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、無線USB、UWB等等,競爭激烈,各有千秋。但隨著通信距離的增大,設備的復雜度、功耗以及系統成本的增加,相對于現有的各種無線通信技術,ZigBee技術的低功耗、低成本、容量大、安全性高等諸多優勢使其在激烈的競爭中逐漸脫穎而出。
Zigbee的由來:
在藍牙技術的使用過程中,人們發現藍牙技術盡管有許多優點,但仍存在許多缺陷。對工業,家庭自動化控制和遙測遙控領域而言,藍牙技術顯得太復雜,功耗大,距離近,組網規模太小等,……而工業自動化對無線通信的需求越來越強烈。正因此,經過人們長期努力,Zigbee協議在2003年中通過后,于2004正式問世了。
Zigbee是什么:
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,十分類似現有的移動通信的CDMA網或GSM網,每一個Zigbee網絡數傳模塊類似移動網絡的一個基站,在整個網絡范圍內,它們之間可以進行相互通信;每個網絡節點間的距離可以從標準的75米,到擴展后的幾百米,甚至幾公里;另外整個Zigbee網絡還可以與現有的其它的各種網絡連接。例如,你可以通過互聯網在北京監控云南某地的一個Zigbee控制網絡。不同的是,Zigbee網絡主要是為自動化控制數據傳輸而建立,而移動通信網主要是為語音通信而建立;每個移動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與監控對對象,例如傳感器連接直接進行數據采集和監控,它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。每個Zigbee網絡節點(FFD和RFD)可以可支持多到31個的傳感器和受控設備,每一個傳感器和受控設備終可以有8種不同的接口方式??梢圆杉蛡鬏敂底至亢湍M量。
Zigbee技術的應用領域:
Zigbee技術的目標就是針對,工業,家庭自動化,智能一卡通,遙測遙控,例如無線門禁,無線考勤,無線消費,無線POS機等.另外Zigbee技術在燈光自動化控制,傳感器的無線數據采集和監控,油田,電力,礦山和物流管理等也可應用。
Zigbee 技術的特點:
低速率
數據傳輸速率只有20~250kb/s,分別提供250kb/s (2.4GHz),40kb/s (915MHz)和20kb/s (868MHZ) 的原始數據吞吐率,滿足低速率傳輸數據的應用需求。
低功耗,低數據量(250KPS),低成本,使用免費的ISM頻段(2.4G),高的抗干擾性能(DSSS),
網絡容量大
ZIGBEE網絡可由一個節點管理若干子節點,zui多一個節點可以管理254個子節點。同時該節點還可由上一層網絡節點管理。可組成65536個節點的大型網絡。
時延短
ZIGBEE的響應速度較快,一般從睡眠狀態轉入工作狀態只需15ms,節點連接進入網絡只需要30ms,進一步節約了能源。相對而言,Bluetooth需要3~10s,Wi—Fi需要3s.
安全性高
ZIGBEE提供了三級安全模式,包括無安全設定,使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數據以及采用高保密性(64位出廠編號和支持AES-128加密),高集成度和高的可靠性;節點模塊之間具有自動動態組網的功能,信息在整個Zigbee網絡中通過自動路由的方式進行傳輸,從而保證了信息傳輸的可靠性。。
Zigbee的發展前景:
Zigbee技術和RFID 技術在2004年就被列為當今世界發展zui快,市場前景zui廣闊的技術中的兩個。總之,今后若干年,都將是Zigbee技術飛速發展的時期。
Zigbee技術在我國的應用情況:
盡管,國內不少人已經開始關注Zigbee這們新技術,而且也有不少單位開始涉足Zigbee技術的開發工作,然而,由于Zigbee 本身是一種新的系統集成技術,應用軟件的開發必須和網絡傳輸,射頻技術和底層軟硬件控制技術結合在一起。因而深入理解這個來自國外的新技術,再組織一個在這幾個方面都有豐富經驗的配套的隊伍,本身就不是一件容易的事情,因而,到目前為止,國內目前除了廣州市一卡通計算機服務有限公司,真正將Zigbee技術開發成產品,并成功地用于解決幾個領域的實際生產問題而外,尚未見到其它報道。
Zigbee 和現有移動網(GPRS,CDMA-1X)的比較:
1.無網絡使用費:使用移動網需要長期支付網絡使用費,而且是按節點終端的數量計算的,而Zigbee沒有這筆費用;
2.設備投入低:使用移動網需要購買移動終端設備,每個終端的價格在人民幣1000元上下,而使用Zigbee 網絡,不僅Zigbee網絡節點模塊(相當于基站)費用每只人民幣不到1000元,而且,主要使用的網絡子節點(相當于手機)的價格還要低得多;
3.通信更可靠:由于現有移動網主要是為手機通信而設計的,盡管CDMA-1X和GPRS可以進行數據通信,但實踐發現,不僅通信數率比設計速率低很多,而且數據通信的可靠信也存在一定的問題。而Zigbee網絡則是專門為控制數據的傳輸而設計的,因而控制數據的傳輸具有相當的保證。
4.高度的靈活性和低成本:首先,通過使用覆蓋距離不同,功能不同的Zigbee網絡節點,以及其它非Zigbee系統的低成本的無線收發模塊,建立起一個Zigbee局部自動化控制網,再通過互聯網或移動網與遠端的計算機相連,從而實現低成本,率的工業自動化遙測遙控;
5.比起現有的移動網來,盡管Zigbee僅僅只是一個局域網,覆蓋區域有限,但它卻可以與現有的移動網,互聯網和其它通信網絡相連接,將許多Zigbee局域網相互連成為一個整體。有效的解決移動網的盲區覆蓋問題:我們知道,現有移動網絡在許多地方存在盲區,特別是鐵路,公路,油田,礦山等野外,更是如此。而增加一個移動基站或直放站的費用是相當可觀的,此時使用Zigbee網絡進行盲區覆蓋不僅經濟有效,而且往往是現在*可行手段。
Zigbee與現有數傳電臺的比較:
1.可靠性高:由于Zigbee模塊的集成度遠比一般數傳電臺高,分離元器件少,因而可靠性更高;
2.使用方便安全:因為集成度高,比起一般數傳電臺來,Zigbee收法模塊體積可以做得很小,而且功耗低,zui大發射電流比一個CDMA手機還要小許多,因而很容易集成或直接安放在到設備之中,不僅使用方便,而且在戶外使用時,不容易受到破壞;并向用戶提供Zigbee無線網絡平臺的演示/應用套件,和具體應用開發資料。
3.抗干擾力強,保密性好,誤碼率低:Zigbee收發模塊使用的是2.4G 直序擴頻技術,比起一般FSK, ASK和跳頻的數傳電臺來,具有更好的抗*力,和更遠的傳輸距離;
4.免費頻段:Zigbee使用的是免費頻段,而許多數傳電臺所使用的頻段不僅需要申請,而且每年都需要向國家無委會交納相當的頻率使用費。