
ZigBee无线技术
ZigBee 是为低数据速率、短距离无线网路通信定义的一系列通信协定标準。
基本介绍
- 中文名:ZigBee无线技术
- 属于:低数据速率、短距离无线网路
- 类别:通信协定标準
- 基于:868MHZ, 915MHZ 和 2.4Z 频带
ZigBee工作原理
基于 ZigBee 的无线设备工作在 868MHZ, 915MHZ 和 2.4Z 频带。其最大数据速 率是 250Kbps. ZigBee 技术主要针对以电池为电源的套用,这些套用对低数据速 率、低成本、更长时间的电池寿命有较高的需求。在一些 ZigBee 套用中,无线 设备持续处于活动状态的时间是有限的,大部分时间无线设备是处于省电模式 (也称休眠模式)的。因此,ZigBee 设备在电池需要更换以前能够工作数年以 上。
Zigbee技术特点
Zigbee是一种崭新的,专注于低功耗、低成本、低複杂度、低速率的近程无线网路通信技术。也是嵌入式套用的一个大热点。
1、低功耗 在低耗电待机模式下,2节5号乾电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。这是Zigbee的突出优势。相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
2、低成本 通过大幅简化协定(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协定专利费。
3、低速率 Zigbee工作在250kbps的通讯速率,满足低速率传输数据的套用需求。
4、近距离 传输範围一般介于10~100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。
5、短时延 Zigbee的回响速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连线进入网路只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10s、WiFi需要3s。
6、高容量 Zigbee可採用星状、片状和网状网路结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网路节点管理,最多可组成65000个节点的大网。
7、高安全 Zigbee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及採用高级加密标準(AES128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。
8、免执照频段 採用直接序列扩频在工业科学医疗2.4GHz(全球) (ISM)频段。
ZigBee套用
ZigBee 套用于室内病人监控
例如,一个病人的血压,心率 可以通过可穿戴设备测量出来,病人戴的 ZigBee 设备来周期性的收集血压等健 康相关的信息,然后这些数据被无线传送到当地伺服器,例如病人家中的一台个 人电脑,电脑再对这些数据进行初始分析,最后重要的信息通过网际网路被传送到 病人的护士或者内科医生那里做进一步的分析。
ZigBee 套用大型楼宇结构安全监控
在此套用中,一 ,所有的这些感测器形 个建筑内可以安装数个 ZigBee 无线感测器(如加速度计) 成一个网路来收集信息, 这些收集来的信息可以用于评估建筑的结构安全和潜在 的损坏标誌,例如,地震后一个建筑在重新开放前可能需要进行检测。而感测器 收集到的数据有助于加速和减少检测的花费。
ZigBee 联盟制定ZigBee 标準
ZigBee 联盟是 2002 年创立的 一个非盈利性组织,对每一个想加入的成员都开放。ZigBee 标準是由 ZigBee 联盟所开发的,该联盟有数百个成员公司,从半导 体产业和软体开发者到原始设备生产商、安装商。ZigBee 标準採用 IEEE 802.15.4 标準作为其 PHY 层和 MAC 层协定。因此,遵循 ZigBee 的设备也同样 遵循 IEEE 802.15.4 标準。 在家庭和工厂内使用无线通信来收集信息或执行既定控制任务的概念对人 们来说并不陌生。纵观几种短距离无线网路通信的标準,包括 IEEE 802.11 无线区域网路(Wireless Local Area Network WLAN)和蓝牙(Bluetooth). 每个标準都有其在特定领域套用的优势,而 ZigBee 则主要是为低成本、低数据 速率、超低功耗的无线网路套用开发的。 通过简化通信协定和降低数据速率,ZigBee 标準有助于降低套用成本。和 其他的标準例如 IEEE 802.11 相比,满足 ZigBee 和 IEEE 802.15.4 标準的最低需 求相对轻鬆,这同时也降低了 ZigBee 收发器的套用複杂度和成本。 占空比是指设备活跃时的时间与总时间的比值。例如,若一个设备每分钟唤 醒一次, 工作 60ms 后继续休眠。 那幺它的占空比为 0.001 或 0.1%。 在许多 ZigBee 套用中,为了保证电池能工作数年以上,设备的占空比都在 1%以下。
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