zigbee知识介绍
前言:
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1.概念
zigbee:是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术,又称紫蜂协议。
Zigbee是基于IEEE802.15.4的通信协议,IEEE802.15.4处理低级MAC层和物理层协议,而Zigbee协议对网络层和API进行了标准化。简言之,ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。
ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
2.特点
Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点间的距离可以从标准的75米无限扩展。
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输,以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用,适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。
(1)低功耗:
在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6-24个月,甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比之下蓝牙可以工作数周、WiFi可以工作数小时;
(2)低成本:
通过大幅简化协议是成本很低(不足蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且ZigBee的协议专利免费;
(3)低速率:
ZigBee工作在250kbps的通讯速率,满足低速率传输数据的应用需求;
(4)近距离:
传输范围一般介于10~100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1-3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远;
(5)短时延:
ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3-10s、WiFi需要3s;
(6)高容量:
ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大网;
(7)高安全:
ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码,以灵活确定其安全属性;
(8)免执照频段:
采用直接序列扩频在工业科学医疗2.4GHz(全球)频段。
IEEE 802.15.4(ZigBee)工作在ISM频带,定义了两个频段,2.4GHz频段和896/915MHz频带。在IEEE 802.15.4中共规定了27个信道:
a.在2.4GHz频段,共有16个信道,信道通信速率为250kbps;
b.在915MHz频段,共有10个信道,信道通信速率为40kbps;
c.在896MHz频段,有1个信道,信道通信速率为20kbps
3.ZigBee 应用范围
ZigBee 已广泛应用于物联网产业链中的M2M 行业,如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动POS 终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。
4.目前主要的ZigBee芯片
**CC2530 :**内核就是一个增强型的8051 内核,从而降低了芯片成本。每块CC2530 大约15 块RMB。
**EM357:**高性能ZigBee/802.15.4系统级芯片(SoC),基于ARM Cortex-M3内核,集成了2.4GHz IEEE 802.15.4无线收发器和32位微处理器、闪存和RAM以及支持网络级调试的功能强大硬件。
5.Zigbee 无线控制解决方案
6.几种无线组网技术对比
蓝牙:
是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。这种技术通讯距离太短,同时属于点对点通讯方式。
**WIFI:**其实就是 IEEE 802.11b 的别称,是由一个名为“无线以太网相容联盟”(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA)的组织所发布的业界术语,中文译为“无线相容认证”。它是一种短程无线传输技术,能够在数百米范围内支持互联网接入的无线电信号。它的最大特点就是方便人们随时随地接入互联网。
**315M/433M/868M/915M:**这些无线射频技术广泛运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF等场所。
ZigBee:
相比433/315技术,解决了同频干扰、传送距离短、非双向通信、有无线盲区等问题。相比蓝牙技术,解决了传输距离短(手机、电脑上的蓝牙有效通讯距离小于10米)、功耗大、成本高等问题。相比WiFi技术,解决了传输距离短(信号不能进行路由转发,一般跨层后信号就微弱到不能使用的程度)、功耗大、成本高等问题。
##参考:
1.主流的智能家居的通信技术除了 ZigBee 和 Wi-Fi,还有哪些?
2.通俗易懂介绍一下ZigBee的特性
3.ZigBee最全资料介绍
4.[ZigBee] 1、 ZigBee简介
5.基于ZigBee的家居控制系统的设计与应用
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