zigbee是什么

  ZigBee技术被认为是最有可能像WIFI蓝牙一样可以改变我们生活的通信技术之一。ZigBee是让一些设备,特别是传感器接入互联网的技术。

  在家庭自动化控制和工业遥测遥控领域,对于无线数据通信的需求越来越强烈,而且这种无线数据传输是必须高度可靠的,并能够抵抗工业现场的各种电磁干扰。

  ZigBee的特点就在于功耗更低,实时在线,同一个网关可以接入的数量巨大并且可以自组网,在物联网的发展中具有广阔的应用空间。


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  Zigbee技术

  ZigBee一词源于蜜蜂蜂群在发现花粉后,通过ZigZag形舞蹈来告知同伴,来达到交换信息的目的。可以说是一种小动物通过简捷的方式实现的“无线”沟通。人们也就借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线无线网络通信技术,也包含此寓意。

  它是基于IEEE802.15.4协议发展起来的一种短距离无线通信技术,功耗低,被业界认为是最有可能应用在工控场合的无线方式。Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

  ZigBee的技术特点和性能

  ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。

  作为一种无线通信技术,ZigBee具有如下特点:

  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,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,这是其它无线设备望尘莫及的。

  成本低

  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, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

  低复杂性

  zigbee协议的大小一般在4-32KB,而蓝牙和wi-fi一般都超过100KB。

  时延短

  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,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。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。

  网络容量大

  一个星型结构的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。并且在一个网络中最多可以有65000个节点连接。

  网络建立

  zigbee能够自动建立其所想要的网络。

  可靠

  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。

  安全

  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。

  Zigbee的技术性能

  1、ZigBee频带和数据传输率

  ZigBee无线可使用的频段有3个,分别是2.4GHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段,而不同频段可使用的信道分别是16、1、10个;

  ZigBee在中国采用2.4G的ISM频段,是免申请和免使用费的频率,在2.4G 的频段上具有16个信道,带宽为250K。

  2、短程无线网络标准

  ZigBee和802.15.4标准都适合于低速率数据传输,最大速率为250K,与其他无线技术比较,适合传输距离相对较近;ZigBee无线技术适合组建WPAN 网络,就是无线个人设备的联网,对于数据采集和控制信号的传输是非常合适的。它的应用定位就是低速率、复杂网络、低功耗和低成本应用。

  3、无线网络标准的比较

  ZigBee无线的传输带宽在20-250KB/s范围,适合传感器数据采集和控制数据的传输,可以组建大规模网络,网络节点容量达到65535个,具有非常强大的组网优势;特有的低功耗设计,可以保证电池工作很长时间。

  4、Zigbee物理信道

  ZigBee在2.4G的频段上具有16个信道,从2.405GHz—2.480GHz 间分布,信道间隔是5M,具有很强的信道抗串扰能力。

  5、Zigbee协议栈

  ZigBee采取了IEEE802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点,增加了逻辑网络、网络安全和应用软件,更加适合于产品技术的一致化,利于了产品的互连互通;ZigBee继续与IEEE紧密结合,以保证向市场提供一种完整的集成解决方案。

  6、ZigBee网络拓扑结构

  ZigBee技术具有强大的组网能力,可以形成星型、树型和MESH网状网,可以根据实际项目需要来选择合适的网络结构。

  MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能,网络可以通过“多级跳”的方式来通信;该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络;网络还具备自组织、自愈功能;星型和族树型网络适合点多多点、距离相对较近的应用。