Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。這一名稱來(lái)源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說(shuō)蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。zigbee技術(shù)是一種高可靠的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。可以嵌入各種電子設(shè)備中。該技術(shù)主要設(shè)計(jì)用于低速通信網(wǎng)絡(luò)。

一、zigbee技術(shù)簡(jiǎn)介

Zigbee在中國(guó)被譯為"紫蜂",是一種基于IEEE802.15.4協(xié)議的最近發(fā)展起來(lái)的一種短距離無(wú)線通信技術(shù)，功耗低，被業(yè)界認(rèn)為是最有可能應(yīng)用在工控場(chǎng)合的無(wú)線方式。Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無(wú)限擴(kuò)展。

二、zigbee技術(shù)特點(diǎn)

1、低功耗：在低耗電待機(jī)模式下，2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6-24個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。這是ZigBee的突出優(yōu)勢(shì)。相比之下藍(lán)牙可以工作數(shù)周、WiFi可以工作數(shù)小時(shí);

2、低成本：通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議降低成本（不足藍(lán)牙的1/10），也降低了對(duì)通信控制器的要求，按預(yù)測(cè)分析，以8051的8位微控制器測(cè)算，全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼，子功能節(jié)點(diǎn)少至4KB代碼，而且ZigBee的協(xié)議專利免費(fèi);

3、低速率：ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求;

4、近距離：傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到1-3km，這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離。如果通過(guò)路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn);

5、短時(shí)延：ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，藍(lán)牙需要3-10s、WiFi需要3s;

6、高容量：ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn);同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng);

7、高安全：ZigBee提供了三級(jí)安全模式，包括無(wú)安全設(shè)定、使用接入控制清單（ACL）防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES128）的對(duì)稱密碼，以靈活確定其安全屬性;

8、免執(zhí)照頻段：采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療2.4GHz（全球）頻段。

三、zigbee技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1、省電。由于工作周期很短、收發(fā)信息功耗較低，并且采用了休眠模式，因此 ZigBee 技術(shù)可以確保2節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間。不同的應(yīng)用對(duì)應(yīng)的功耗自然是不同的。

2、可靠。ZigBee技術(shù)采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。

3、成本低。模塊價(jià)格低廉，且ZigBee協(xié)議是免專利費(fèi)的。

4、時(shí)延短。針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用作了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。設(shè)備搜索時(shí)延典型值為30ms，休眠激活時(shí)延典型值是15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。

5、節(jié)點(diǎn)通信設(shè)置易于配置。

6、網(wǎng)絡(luò)容量大。ZigBee可以采用星形、網(wǎng)狀、樹(shù)狀結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，而且可以通過(guò)任一節(jié)點(diǎn)連接組成更大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從理論上講，其可連接的節(jié)點(diǎn)多達(dá)64000個(gè)。1個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和1個(gè)主設(shè)備，1個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。

7、安全。ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128，同時(shí)各個(gè)應(yīng)用可以靈活地確定其安全屬性。

8、全球通用性和完好的開(kāi)放性。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使ZigBee設(shè)備間的通信成為輕而易舉的事情。

四、zigbee技術(shù)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1、星形拓?fù)?/span>

星形拓?fù)涫瞧淙N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中最為簡(jiǎn)單的一個(gè)拓?fù)湫问?，它包含一個(gè)Co-ordinator（中央?yún)f(xié)調(diào)器） 節(jié)點(diǎn)和多個(gè)End Device（終端）節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)End Device （終端）節(jié)點(diǎn)只能和 Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鏈接通信，不能再鏈接其他End Device （終端）節(jié)點(diǎn)。如果需要在兩個(gè) End Device （終端）節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行互相的通信必須得通過(guò)鏈接Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）節(jié)點(diǎn)才能進(jìn)行信息的接收、轉(zhuǎn)發(fā)。

2、樹(shù)形拓?fù)?/span>

樹(shù)形拓?fù)浒ㄒ粋€(gè)Co-ordinator（協(xié)調(diào)器）節(jié)點(diǎn)以及多個(gè)的 Router（路由器） 和 End Device（終端）節(jié)點(diǎn)。Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）連接多個(gè)Router（路由） 和 End Device（終端）節(jié)點(diǎn)， 其子節(jié)點(diǎn)的 Router（路由）也可以連接多個(gè)Router（路由）和End Device（終端）節(jié)點(diǎn)， 通過(guò)這樣子進(jìn)行重復(fù)的疊加多個(gè)層級(jí)形成樹(shù)狀網(wǎng)。

3、Mesh拓?fù)洌ňW(wǎng)狀拓?fù)洌?/span>

Mesh拓?fù)浒粋€(gè)Co-ordinator（協(xié)調(diào)器）節(jié)點(diǎn)和多個(gè)Router（路由）節(jié)點(diǎn) 和End Device（終端）節(jié)點(diǎn)。Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问胶蜆?shù)形拓?fù)浯笾孪嗤嗤?；但是基于?shù)狀結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫蔷哂懈`活的通信路由規(guī)則的拓?fù)湫问剑诳赡艿那闆r下，路由節(jié)點(diǎn)之間是可以進(jìn)行直接通信的。這種路由機(jī)制使得節(jié)點(diǎn)間的信息通信變得更加的有效率，而且這也意味當(dāng)通信時(shí)一個(gè)路由路徑中出現(xiàn)了問(wèn)題，信息也可以沿著其他的路由自動(dòng)進(jìn)行傳輸。

五、zigbee技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

1、智能家居

家里可能都有很多電器和電子設(shè)備，如電燈、電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、電腦、空調(diào)等等，可能還有煙霧感應(yīng)、報(bào)警器和攝像頭等設(shè)備，以前我們最多可能就做到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制，但如果使用了ZigBee技術(shù)，可以把這些電子電器設(shè)備都聯(lián)系起來(lái)，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，甚至可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到Internet，這樣用戶就可以方便的在任何地方監(jiān)控自己家里的情況，并且省卻了在家里布線的煩惱。

2、自動(dòng)抄表

抄表可能是大家比較熟悉的事情，像煤氣表、電表、水表等等，每個(gè)月或每個(gè)季度可能都要統(tǒng)計(jì)一下讀數(shù)，報(bào)給煤氣、電力或者供水公司，然后根據(jù)讀數(shù)來(lái)收費(fèi)?，F(xiàn)在在大多數(shù)地方還是使用人工的方式來(lái)進(jìn)行抄表，逐家逐戶的敲門，很不方便。而ZigBee可以用于這個(gè)領(lǐng)域，利用傳感器把表的讀數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)把讀數(shù)直接發(fā)送到提供煤氣或水電的公司。

3、工業(yè)自動(dòng)化

工廠環(huán)境當(dāng)中有大量的傳感器和控制器，可以利用ZigBee技術(shù)把它們連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，加強(qiáng)作業(yè)管理，降低成本。

4、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

電子醫(yī)療監(jiān)護(hù)是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在人體身上安裝很多傳感器，如測(cè)量脈搏、血壓，監(jiān)測(cè)健康狀況，還有在人體周圍環(huán)境放置一些監(jiān)視器和報(bào)警器，如在病房環(huán)境，這樣可以隨時(shí)對(duì)人的身體狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生問(wèn)題，可以及時(shí)做出反應(yīng)，比如通知醫(yī)院的值班人員。

5、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

傳感器網(wǎng)絡(luò)也是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn)，像貨物跟蹤、建筑物監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)等方面都有很好的應(yīng)用前景。