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ZigBee 技术Overview

常青树  发表于 2008/11/27 7:13:07      934 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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新一代的无线传感器网络将采用802.15.4(ZigBee)协议。ZigBee是一种供廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术,这个名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式,蜜蜂通过跳ZigZag 形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,主要适合于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能。
在标准化方面,IEEE802.15.4工作组主要负责制定物理层和M A C 层的协议,其余协议主要参照和采用现有的标准,高层应用、测试和市场推广等方面的工作将由ZigBee 联盟负责。ZigBee联盟成立于2 0 0 2 年8 月,由英国Invensys 公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成,如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。

ZigBee 技术的主要优点有:
*省电:由于工作周期很短、收发信息功耗较低、并且采用了休眠模式,ZigBee技术可以确保两节五号电池支持长达6 个月到2 年左右的使用时,当然不同的应用功耗是不同的;
*可靠:采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。M A C 层采用了完全确认的数据传输机制,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息;
*成本低:模块的初始成本估计在6美元左右,很快就能降到1.5美元到2.5美元之间,且ZigBee 协议是免专利费的;
*时延短:针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延典型值为30ms,休眠激活时延典型值是15ms,活动设备信道接入时延为15ms;;
*网络容量大:一个ZigBee 网络可以容纳最多254 个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络;
*安全:ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用AES-128,同时各个应用可以灵活确定其安全属性。

Zigbee协议套件
完整的ZigBee 协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上协议由ZigBee 联盟制定,IEEE负责物理层和链路层标准。

IEEE802.15.4定义了两个物理层标准,分别是2 . 4 G H z 物理层和8 6 8 /9 1 5 M H z 物理层。两个物理层都基于DSSS(Direct Sequence SpreadSpectrum,直接序列扩频),使用相同的物理层数据包格式,区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率。2.4GHz 波段为全球统一的无需申请的ISM 频段,有助于ZigBee 设备的推广和生产成本的降低。2.4GHz 的物理层通过采用高阶调制技术能够提供250kb/s 的传输速率,有助于获得更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期,从而更加省电。868MHz 是欧洲的ISM 频段,915MHz 是美国的ISM频段,这两个频段的引入避免了2.4GHz 附近各种无线通信设备的相互干扰。868MHz 的传输速率为20kb/s,916MHz 是40kb/s。由于这两个频段上无线信号传播损耗较小,因此可以降低对接收机灵敏度的要求,获得较远的有效通信距离,从而可以用较少的设备覆盖给定的区域。
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