關于無線ZigBee技術的基礎介紹
無線網絡是一個龐大的家族,各種無線技術,能有不同的應用方面。發展至今,無線網絡也各不相同。那么其中的短距離無線家族分支的成員除了藍牙之外,還有一種技術是無線ZigBee技術。
無線ZigBee技術是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術,它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案。主要用于近距離無線連接。它依據802.15.4標準,在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器,所以它們的通信效率非常高。
無線ZigBee技術聯盟對其網絡層協議和API進行了標準化。完全協議用于一次可直接連接到一個設備的基本節點的4K字節或者作為Hub或路由器的協調器的32K字節。每個協調器可連接多達255個節點,而幾個協調器則可形成一個網絡,對路由傳輸的數目則沒有限制。無線ZigBee技術聯盟還開發了安全層,以保證這種便攜設備不會意外泄漏其標識,而且這種利用網絡的遠距離傳輸不會被其它節點獲得。完整的ZigBee協議套件由高層應用規范、應用會聚層、網絡層、數據鏈路層和物理層組成。
無線ZigBee技術的主要優勢有以下八點:
一、數據傳輸速率低:只有10k字節/秒到250k字節/秒,專注于低傳輸應用;
二、功耗低:在低耗電待機模式下,兩節普通5號干電池可使用6個月到2年,免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優勢;
三、成本低:ZigBee數據傳輸速率低,協議簡單,所以大大降低了成本。且免收專利費;
四、網絡容量大:每個ZigBee網絡最多可支持255個設備;
五、時延短:通常時延都在15毫秒至30毫秒之間;
六、安全:ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能,采用AES-128加密算法;
七、有效范圍小:有效覆蓋范圍10~75米之間,具體依據實際發射功率的大小和各種不同的應用模式而定,基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環境;
八、工作頻段靈活:使用頻段為2.4GHz、868MHz?歐洲?及915MHz?美國?,均為免執照頻段。
無論是與藍牙還是與Wi-Fi相比較,無線ZigBee技術都顯得更勝一籌。藍牙技術基本上只是設計作為有線的替代品,經常是為手機和附近的耳機或PDA聯網用的。它可以在不充電的情況下工作幾周,但無法工作幾個月,更不用說幾年了;一般情況下,藍牙設備需要人手配置和維護網絡連接;它可以用來有效地處理8個設備(一個主設備和7個從設備),如果更多的話,通訊速率則顯著下降。而802.11? 也被稱作Wi-Fi也有類似的問題。雖然它是將筆記本和桌面電腦接入有線網絡的很好的解決方案,但它的功耗卻非常高。
一般而言,隨著通信距離的增大,設備的復雜度、功耗以及系統成本都在增加。相對于現有的各種無線通信技術,無線ZigBee技術將是***功耗和成本的技術。因為ZigBee的出發點就是希望能發展一種易布建的低成本無線網絡,同時其低耗電性將使產品的電池能維持6個月到數年的時間。同時,由于無線ZigBee技術的低數據速率和通信范圍較小的特點,也決定了無線ZigBee技術適合于承載數據流量較小的業務。
總之,無線ZigBee技術的出現彌補了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺,其成功的關鍵在于豐富而便捷的應用,而不是技術本身。隨著正式版本協議的公布,更多的注意力和研發力量將轉到應用的設計和實現、互聯互通測試和市場推廣等方面。它不僅打開了大量新應用之門,而且還能給許多現有的應用增加新的價值。由于通過ZigBee各種非常簡單的器件就能夠實現聯網,作為一個全球標準,為將來實現無所不在的網絡創造了條件。