ZigBee定义与 IOT应用调研分析

Posted 2021-10-16 研究员的自我修养

Zigbee定义

• ZigBee是一种速率比较低的双向无线网络技术，其由IEEE.802.15.4无线标准开发而来，拥有低复杂度和短距离以及低成本和低功耗等优点。其使用了2.4GHz频段，这个标准定义了ZigBee技术在IEEE.802.15.4标准媒体上支持的应用服务。ZigBee联盟的主要发展方向是建立一个基础构架，这个构架基于互操作平台以及配置文件，并拥有低成本和可伸缩嵌入式的优点。
  

什么是Zigbee？
Zigbee协议又称紫蜂协议，名字来源于蜜蜂独有的”通信手段”。蜜蜂（Bee）在发现了新的花丛之后，会通过一种特殊的方式——”八字舞”（Zig），来向同伴传递花丛所在的位置，也就是说ZigZag舞蹈就是蜜蜂群体中的主要通信网络。
鉴于ZigZag对于蜜蜂的意义，Zigbee就变成了新一代无线通讯技术的命名。

Zigbee的8大优势

1.低功耗：在低功耗待机状态下，两节5号干电池可以使用6至24个月，从而消除了充电或频繁更换电池的麻烦。

2.低速率：Zigbee以20至250kbit/s的较低速率工作，满足低速率数据传输的要求。

3.延迟短：Zigbee的响应速度快，从睡眠状态切换到工作状态通常仅需要15ms，节点访问网络仅需要30ms，从而进一步节省了能源。

4.近距离：有效覆盖范围为10〜100m，基本可以覆盖普通的家庭或办公环境。

5.容量大：Zigbee可以采用星状，片状和网状的网络结构，最多可以形成65,000个节点的大型网络。

6.低成本：Zigbee的简单而紧凑的协议大大降低了其对通信控制的要求，并且Zigbee免收协议专利费。

7.高安全性：Zigbee使用AES-128加密算法提供数据完整性检查和身份验证功能。

8.免许可证频段：直接序列扩频用于工业科学医学（ISM）频段，2.4GHz（全球），915MHz（美国），868MHz（欧洲）。

ZigBee技术的应用场景

ZigBee技术的目标是针对工业自动化，家庭自动化，遥测和远程控制，汽车自动化，农业自动化和医疗保健，油田，电力，采矿和物流管理以及其他应用领域。

ZigBee的具有应用场景包括：照明自动化控制，环境控制，自动抄表系统，各种窗帘控制，烟雾传感器，医疗监控系统，大型空调系统，机顶盒和带有内置家用控制功能的通用遥控器，机油现场，电力，供暖应用领域包括控制，家庭安防，工业和楼宇自动化，采矿和物流管理。

Zigbee Gateway

Zigbee作为短距离、低功耗的无线通信协议，最大的优势就是可以自动组成一个设备网络，将各个设备直接的数据传输联动起来，但在这个自组网络中需要一个中心节点来管理整个Zigbee网络，也就意味着在Zigbee设备网络中必须要有一个类似于“路由器”的组件，将各个设备连接到一起，实现Zigbee设备之间的联动效应。而这个额外的“路由器”组件，就是我们所说的网关了。

Zigbee设备选用原则
目前智能家居厂商，大体上智能设备选用协议原则都是：

1. 插电的设备，用WiFi协议；
2. 需要和手机交互的，用BLE协议；
3. 传感器用Zigbee。

总结

智能家居是在传统住宅的基础上，利用现代科学技术，诸如网络通信、安全防范、自动控制、音视频等技术将家居生活有关的各种家居设施集成，构成的高效、便利、舒适、节能环保的家居环境。随着无线移动网络的快速布局，现代的智能家居只要有一个无线智能设备，即能通过客户端实时查看到住宅中的一切动态。通过搭建ZigBee无线传感网络，采用改进的ZigBee路由算法，制定完善的通信协议，提高网络通信性能，最终实现手机对智能家居的远程和本地的实时监控。