百科解釋
"Zigbee"的音譯,紫蜂是一種短距離、低速率低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),采用DSSS技術(shù)調(diào)制發(fā)射,用于多個(gè)無(wú)線傳感器組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),推動(dòng)紫蜂技術(shù)發(fā)展的主要組織是Zigbe聯(lián)盟。
ZigBee(紫蜂)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡(jiǎn)介
新一代的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將采用802.15.4(ZigBee)協(xié)議。ZigBee是一種供廉價(jià)的固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備使用的極低復(fù)雜度、成本和功耗的低速率無(wú)線連接技術(shù),這個(gè)名字來(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)跳ZigZag形狀的舞蹈來(lái)分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。
ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù),主要適合于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域,可以嵌入各種設(shè)備中,同時(shí)支持地理定位功能。
在標(biāo)準(zhǔn)化方面,IEEE802.15.4工作組主要負(fù)責(zé)制定物理層和MAC層的協(xié)議,其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn),高層應(yīng)用、測(cè)試和市場(chǎng)推廣等方面的工作將由ZigBee 聯(lián)盟負(fù)責(zé)。ZigBee聯(lián)盟成立于2002年8月,由英國(guó)Invensys 公司、日本三菱電氣公司、美國(guó)摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司組成,如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無(wú)線設(shè)備公司和開(kāi)發(fā)商的加入。
ZigBee技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有:
*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,ZigBee技術(shù)可以確保兩節(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),當(dāng)然不同的應(yīng)用功耗是不同的;
*可靠: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;
*成本低:模塊的初始成本估計(jì)在6美元左右,很快就能降到1.5美元到2.5美元之間,且ZigBee協(xié)議是免專利費(fèi)的;
。獣r(shí)延短:針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(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;
*網(wǎng)絡(luò)容量大:一個(gè)ZigBee 網(wǎng)絡(luò)可以容納最多254 個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備,一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò);
*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)用可以靈活確定其安全屬性。
Zigbee協(xié)議套件
完整的ZigBee協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會(huì)聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟制定,IEEE負(fù)責(zé)物理層和鏈路層標(biāo)準(zhǔn)。
IEEE802.15.4定義了兩個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn),分別是2.4 GHz物理層和868/915MHz物理層。兩個(gè)物理層都基于DSSS(Direct Sequence SpreadSpectrum,直接序列擴(kuò)頻),使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式,區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻碼片長(zhǎng)度和傳輸速率。2.4GHz波段為全球統(tǒng)一的無(wú)需申請(qǐng)的ISM 頻段,有助于ZigBee設(shè)備的推廣和生產(chǎn)成本的降低。2.4GHz的物理層通過(guò)采用高階調(diào)制技術(shù)能夠提供250kb/s的傳輸速率,有助于獲得更高的吞吐量、更小的通信時(shí)延和更短的工作周期,從而更加省電。868MHz 是歐洲的ISM 頻段,915MHz是美國(guó)的ISM頻段,這兩個(gè)頻段的引入避免了2.4GHz附近各種無(wú)線通信設(shè)備的相互干擾。868MHz 的傳輸速率為20kb/s,916MHz是40kb/s。由于這兩個(gè)頻段上無(wú)線信號(hào)傳播損耗較小,因此可以降低對(duì)接收機(jī)靈敏度的要求,獲得較遠(yuǎn)的有效通信距離,從而可以用較少的設(shè)備覆蓋給定的區(qū)域