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ZigBee技術(shù)引領(lǐng)無(wú)線數(shù)字生活

如今，各種近距離無(wú)線傳輸技術(shù)層出不窮，Bluetooth(藍(lán)牙)、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、無(wú)線USB、UWB等等，競(jìng)爭(zhēng)激烈，各有千秋。但隨著通信距離的增大，設(shè)備的復(fù)雜度、功耗以及系統(tǒng)成本的增加，相對(duì)于現(xiàn)有的各種無(wú)線通信技術(shù)，ZigBee技術(shù)的低功耗、低成本、容量大、安全性高等諸多優(yōu)勢(shì)使其在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中逐漸脫穎而出。
年初的美國(guó)CES電子展上，三星公司展示了一款最新的ZigBee手機(jī)，這款手機(jī)把具有ZigBee技術(shù)的收發(fā)模塊封裝在了機(jī)殼背面，擁有這款手機(jī)的多個(gè)用戶可以在半徑100m左右的范圍內(nèi)進(jìn)行相互連接，并可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。與此同時(shí)，韓國(guó)第三大移動(dòng)手持設(shè)備制造商Pantech&Curitel公司也開(kāi)始著手研制ZigBee手機(jī)，該手機(jī)可通過(guò)無(wú)線方式將家中或是辦公室內(nèi)的PC，家用設(shè)備和電動(dòng)開(kāi)關(guān)連接起來(lái)。華立儀表集團(tuán)有限公司日前也推出了嶄新的無(wú)線自動(dòng)儀表讀取系統(tǒng)。
ZigBee，一種新穎的無(wú)線傳輸技術(shù)開(kāi)始真正走入我們的生活。

究竟什么是ZigBee？
1999年，藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)始走向應(yīng)用，但因芯片價(jià)格高，廠商支持力度不夠，傳輸距離限制以及抗干擾能力差等問(wèn)題而發(fā)展緩慢。低功耗、低成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需求使ZigBee應(yīng)運(yùn)而生。ZigBee一詞來(lái)源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過(guò)條ZigZag形狀的舞蹈來(lái)傳遞新發(fā)現(xiàn)和食物源的位置、距離與方向等信息。
2000年的12月，IEEE（美國(guó)電子和電氣工程師協(xié)會(huì)）成立了IEEE 802.15.4工作組，致力于開(kāi)發(fā)一種可應(yīng)用在固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備上的，低成本、低功耗的低速率無(wú)線連接技術(shù)。
2001年8月，美國(guó)HONEYWELL等公司發(fā)起成立了ZigBee聯(lián)盟，他們提出的ZigBee技術(shù)被確認(rèn)為IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。
2002年，摩托羅拉，飛利浦和三菱等企業(yè)加盟ZigBee聯(lián)盟，06年中國(guó)的華為公司也加入了該聯(lián)盟，現(xiàn)聯(lián)盟內(nèi)有180多個(gè)成員企業(yè)，包括軟件供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商和終端產(chǎn)品商。
2003年，IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)獲得通過(guò)，并在2004年12月推出了ZigBee技術(shù)規(guī)范1.0版本。
ZigBee技術(shù)主要應(yīng)用在短距離范圍內(nèi)以及數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間，因此非常適用于家電和小型電子設(shè)備的無(wú)線控制指令傳輸。其典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)（如傳感器），間歇性數(shù)據(jù)（如照明控制）和重復(fù)低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)（如鼠標(biāo)）。其目標(biāo)功能是自動(dòng)化控制，它采用跳頻技術(shù)，使用的頻段分別為2.4GHz (ISM)、868MHz(歐洲) 及915MHz（美國(guó)）。而且均為免執(zhí)照頻段，有效覆蓋范圍10~75m。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)速率降低到28kb/s時(shí)，傳輸范圍甚至可以擴(kuò)大到134m，具有更高的可靠性。

ZigBee技術(shù)的主要特點(diǎn)有那些？
一、 低速率
數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)吞吐率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。
二、 低功耗
在低耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使用6~24個(gè)月，免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩
三、 低成本
因?yàn)閆IGBEE數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本。且ZIGBEE協(xié)議免收專利費(fèi)。ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊一般在1000元以下，而主要使用的網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點(diǎn)的價(jià)格可降到100元以下。
四、 網(wǎng)絡(luò)容量大
ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)可由一個(gè)節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)。同時(shí)該節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理。可組成65536個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型網(wǎng)絡(luò)。
五、 時(shí)延短
ZIGBEE的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需要30ms，進(jìn)一步節(jié)約了能源。相對(duì)而言，Bluetooth需要3~10s，Wi—Fi需要3s.
六、 安全性高
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)（ASE-128）的對(duì)稱密碼，以靈活確定其安全性。

ZigBee將會(huì)給我們的生活帶來(lái)哪些改變？
ZigBee低成本、低功耗、低傳輸率、安全性好的特點(diǎn)，使它很適合應(yīng)用于對(duì)家用電器和小型電子設(shè)備的無(wú)線控制領(lǐng)域。
在家電控制領(lǐng)域，ZigBee的目標(biāo)是使家電實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，ZigBee技術(shù)相對(duì)現(xiàn)在的紅外遙控技術(shù)要先進(jìn)很多，使用者不用再拿著各種遙控器站在家電前進(jìn)行操作，ZigBee技術(shù)通過(guò)無(wú)線方式將各種電子和電器產(chǎn)品連接起來(lái)，用戶只需使用一個(gè)遙控器在規(guī)定范圍內(nèi)就可以操控各種家用電器，而且遙控模塊可嵌套在諸如手機(jī)和PDA之類的便攜電子器件中，用戶只需在手機(jī)上設(shè)定相應(yīng)的操作，家電就會(huì)按照規(guī)定自動(dòng)完成這些指令，同時(shí)每個(gè)操作都會(huì)有反饋信息說(shuō)明操作已完成。另外ZigBee技術(shù)還有一些高端應(yīng)用，比如當(dāng)房主在超市購(gòu)物時(shí)，可以發(fā)一條指令，以了解冰箱中的牛奶、肉類和蔬菜的數(shù)量，確定是否需要再購(gòu)買。ZigBee技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)將會(huì)給我們的生活帶來(lái)極大的便利，從而在真正意義上實(shí)現(xiàn)了我們常說(shuō)的智能家居。
在生產(chǎn)領(lǐng)域和其他領(lǐng)域，ZigBee技術(shù)都有著有廣闊的應(yīng)用前景。在運(yùn)動(dòng)休閑領(lǐng)域，一條使用了ZigBee技術(shù)的高爾夫球道能夠預(yù)測(cè)降雨，進(jìn)而調(diào)節(jié)自動(dòng)灑水系統(tǒng)，推遲既定日程中的噴灑時(shí)間或者使噴灑范圍集中在降雨量較少的球道。在酒店服務(wù)行業(yè)，一家應(yīng)用了ZigBee技術(shù)的酒店可以自動(dòng)感知房間是否是空的，于是關(guān)閉該房間的取暖或制冷系統(tǒng)以便節(jié)能。在食品零售業(yè)中，安置在一板巧克力上的ZigBee標(biāo)簽不僅僅只是提供巧克力是否到達(dá)目的地的信息，它還能告訴生產(chǎn)商，是否因?yàn)榉旁陉?yáng)光下運(yùn)輸使得它周圍的溫度上升，獲取到信息的廠商就可以通知運(yùn)輸部門在巧克力融化之前把它們移到合適的位置。 在礦井生產(chǎn)中，安裝了Zigbee 收發(fā)模塊的工作服可以告訴控制中心礦工的準(zhǔn)確位置，同樣的系統(tǒng)也可以應(yīng)用在小區(qū)車輛管理中。以上的這些還只是ZigBee技術(shù)應(yīng)用的一小部分。Zigbee技術(shù)的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)工業(yè)、家庭自動(dòng)化、遙測(cè)遙控、汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等等領(lǐng)域的無(wú)線自動(dòng)化。
可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，會(huì)有越來(lái)越多的內(nèi)置ZigBee功能的設(shè)備進(jìn)入我們的視野，它們將極大地改善人們的生活。
ZigBee未來(lái)的發(fā)展？
美國(guó)Ember公司是全球主要的ZigBee芯片供應(yīng)商，現(xiàn)已推出第一款全集成的ZigBee芯片，它大大降低了ZigBee設(shè)備的成本，目前ZigBee芯片的價(jià)格已降至2美元以下。飛思卡爾公司也已經(jīng)推出了一站式ZigBee—Ready平臺(tái)，包括射頻收發(fā)器，MCU、傳感器、MAC配件、Z—StackZigBee軟件以及靈活的開(kāi)發(fā)工具套間，從而使開(kāi)發(fā)ZigBee產(chǎn)品變的簡(jiǎn)單。
年初的美國(guó)CES電子展上，ZigBee聯(lián)盟宣布，將開(kāi)始為ZigBee產(chǎn)品提供“ZigBee認(rèn)證”標(biāo)簽，以保證產(chǎn)品完全互用，并易于用于ZigBee網(wǎng)絡(luò)。ZigBee聯(lián)盟表示，該認(rèn)證流程將使會(huì)員公司可以測(cè)試消費(fèi)市場(chǎng)中出現(xiàn)的ZigBee產(chǎn)品，這樣一來(lái)，這些產(chǎn)品能夠貼上“經(jīng)過(guò)ZigBee認(rèn)證(ZigBee Certified)”標(biāo)簽，面向家庭、工業(yè)或商用市場(chǎng)。
ZigBee聯(lián)盟主席BobHeile談到：“一系列嚴(yán)格的認(rèn)證要求對(duì)確保ZigBee產(chǎn)品具有端到端的互操作性而言，非常重要。如果我們可以確保ZigBee產(chǎn)品之間可以輕易地完全相容，就可以開(kāi)發(fā)數(shù)不清的潛在ZigBee應(yīng)用。”
ZigBee技術(shù)在2004年12推出了1.0版本后，2005年5月各家平臺(tái)供應(yīng)商的產(chǎn)品陸續(xù)得到驗(yàn)證，而系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間一般是6到9個(gè)月，所以2006年一季度，市場(chǎng)上就陸續(xù)出現(xiàn)了各種基于ZigBee技術(shù)的產(chǎn)品。
三星公司在年初的一次技術(shù)報(bào)告中指出，ZigBee芯片的市場(chǎng)規(guī)模目前還非常小，僅有期待的1/10左右。我們有理由相信，未來(lái)的幾年應(yīng)該是ZigBee蓬勃發(fā)展的幾年，ZigBee技術(shù)將會(huì)引領(lǐng)我們進(jìn)入到一個(gè)全新的無(wú)線數(shù)字化世界。