ZigBee的起源

ZigBee, 在中國被譯為"紫蜂"，它與藍牙相類似。是一種新興的短距離無線技術(shù)。

用于傳感控制應(yīng)用(Sensor and Control)。

ZigBee的底層技術(shù)基于 IEEE802.15.4。

物理層和MAC層直接引用了IEEE 802.15.4。

在藍牙技術(shù)的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)藍牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點，但仍存在許多缺陷。對工業(yè)，家庭自動化控制和工業(yè)遙測遙控領(lǐng)域而言，藍牙技術(shù)顯得太復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等，而工業(yè)自動化，對無線數(shù)據(jù)通信的需求越來越強烈，而且，對于工業(yè)現(xiàn)場，這種無線數(shù)據(jù)傳輸必須是高可靠的，并能抵抗工業(yè)現(xiàn)場的各種電磁干擾。

Zigbee自身的技術(shù)優(yōu)勢

1. 低功耗

在低耗電待機模式下，2 節(jié)5 號干電池可支持1個節(jié)點工作6～24個月，甚至更長。這是ZigBee的突出優(yōu)勢。相比較,藍牙能工作數(shù)周、WiFi可工作數(shù)小時。

2. 低成本

通過大幅簡化協(xié)議(不到藍牙的1/10)，降低了對通信控制器的要求，按預(yù)測分析，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節(jié)點需要32KB代碼，子功能節(jié)點少至4KB代碼，而且Zigbee免協(xié)議費。每塊芯片的價格大約為2 美元。

3. 低速率

ZigBee工作在20～250kbps的較低速率，分別提供250kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(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。

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)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。

5. 短時延

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)點連接進入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進一步節(jié)省了電能。相比較,藍牙需要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)，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，最多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點；同時主節(jié)點還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理,最多可組成65000個節(jié)點的大網(wǎng)。

7. 高安全

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

8. 免執(zhí)照頻段

采用直接序列擴頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM) 頻段，2.4 GHz () 、915MHz(美國) 和868MHz(歐洲) 。

9. 網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強

ZigBee的自組織功能：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；

ZigBee自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)地調(diào)整，無需人工干預(yù)，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。

具備自組織、自愈能力的無線通信網(wǎng)絡(luò)才是自動抄表系統(tǒng)的通信方式。

ZigBee的頻帶

1) 868MHZ 傳輸速率為20KB/S適用于歐洲

2) 915MHZ 傳輸速率為40KB/S 適用于美國

3) 2.4GHZ 傳輸速率為250KB/S通用

由于此三個頻帶物理層并不相同，其各自信道帶寬也不同,分別為0.6MHZ，2MHZ和5MHZ。分別有1個10個和16個信道.

不同頻帶的擴頻和調(diào)制方式有區(qū)別。雖然都使用了直接擴頻(DSSS)的方式，但從比特到碼片的變換方式有較大的差別。

調(diào)制方式都用了調(diào)相技術(shù)，但868MHZ和915MHZ頻段采用的是BPSK，而2.4GHZ頻段采用的是OQPSK，在發(fā)射功率為0dBm的情況下，BLUETOOTH通常能用10M的作用范圍。

而基于IEEE 802.15.4的ZigBee在室內(nèi)通常能達到30-50米作用距離，在室外如果障礙物少，甚至可以達到100米作用距離。

所以ZigBee可歸為低速率的短距離無線通信技術(shù)。

Zigbee的應(yīng)用前景

ZigBee并不是用來與藍牙或者其他已經(jīng)存在的標(biāo)準(zhǔn)競爭，它的目標(biāo)定位于現(xiàn)存的系統(tǒng)還不能滿足其需求的特定的市場，它有著廣闊的應(yīng)用前景。ZigBee聯(lián)盟預(yù)言在未來的四到五年，每個家庭將擁有50個ZigBee器件，最后將達到每個家庭150個。據(jù)估計，到2007年，ZigBee市場價值將達到數(shù)億美元。其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：

◆家庭和樓宇網(wǎng)絡(luò)：空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計量控制、家用電器的遠程控制等；

◆工業(yè)控制：各種監(jiān)控器、傳感器的自動化控制；

◆商業(yè)：智慧型標(biāo)簽等；

◆公共場所：煙霧探測器等；

◆農(nóng)業(yè)控制：收集各種土壤信息和氣候信息；

◆醫(yī)療：老人與行動不便者的緊急呼叫器和醫(yī)療傳感器等。

◆消費性電子設(shè)備：電視、DVD、CD機等電器 (含ZigBee功能的手機就可以支持主要遙控器功能)。

◆PC外設(shè)：無線鍵盤、鼠標(biāo)、游戲操縱桿等。

ZigBee的晶振產(chǎn)品

目前，支持ZigBee技術(shù)的芯片主要有TI(Chipcon)，CC2430,CC2420,CC2530等，主要用到的晶振產(chǎn)品頻率為32.768kHz和32MHz晶振產(chǎn)品。例如使用SMD1612貼片晶振(1.6*1.2*0.35mm)，SMD 2016晶體振蕩器(2.0*.1.6*0.75mm)，SMD 2012(2.0*1.2*0.6mm)32.768kHz石英晶振，SMD1612(1.6*1.2*0.6mm)TCXO，差分輸出晶體振蕩器(LVDS/LVPECL/HCSL)，OCXO(恒溫晶體振蕩器)，SMD7050(7.0*5.0*1.4mm)貼片晶體濾波器，SMD3225(3.2*2.5*0.8)聲表諧振器，SMD 2520(2.5*2.0*0.9mm)32.768kHz貼片有源晶振等多款晶振。