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ZigBee相关知识

作者:
2019/01/29
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什么是 ZigBee
ZigBee 是一种开放式的基于 IEEE 802.15.4 协议的无线个人局域网 (Wireless Personal Area Networks) 标准。 IEEE 802.15.4 定义了物理层和媒体接入控制层,而 ZigBee 则定义了更高层如网络层及应用层等。 ZigBee/IEEE 802.15.4 主要应用于需要较低的数据传输率的领域,相比于其他的无线通信技术, ZigBee/IEEE 802.15.4 有以下一些优势:

· 低功耗
· 价格低廉
· 灵活,可靠并具备自愈功能
· 支持大量节点
· 配置快速便捷
· 使用安全
· 可以全球使用
· 产品相互兼容
· 生产商互相独立

ZigBee, 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。

 

什么是 IEEE802.15.4 标准?
IEEE802.15.4 标准是由美国电子和电气工程师协会 (IEEE) 制定的低速率的无线个人局域网 (WPAN) 。 IEEE 802.15.4 标准包括用于低速无线个人域网的物理层和媒体接入控制层两个规范。它能支持消耗功率较少,工作在活动空间直径小于 10 米 的简单器件。 IEEE 802.15.4 工作在工业科学医疗 (ISM) 频段,它定义了两个物理层,即 2.4 GHz 频段和 868/915 MHz 频段。免许可证的 2.4 GHz ISM 频段适用于全世界,而 868 MHz 和 915 MHz 的 ISM 频段分别只适用于欧洲和北美。
获得更多有关 IEEE802.15.4 的信息请访问 http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.html.

 

ZigBee 和其他无线标准的区别是什么?
当前有许多无线标准符合在语音,局域网或视频等方面从中速率到高速率的传输要求。但是在 ZigBee 出现之前没有一种无线网络能够满足传感器和控制设备的传输要求。传感器和控制设备不需要很高的带宽,而是需要较低的延时和非常少的能量消耗来维持较长的电池寿命以及大量的设备阵列。

 

 

在现实生活中 ZigBee 可以应用的哪些方面?
ZigBee 可以广泛的应用到楼宇自动化,工业,医疗及住宅的控制和监测以及以下领域:
· 设备管理
· 灯光控制
· 自动抄表
· 无线烟雾及一氧化碳探测器
· 空调及通风设备控制
· 家居控制,如防入侵传感器,玻璃破碎探测器,噪音探测器等
· 环境控制
· 医疗监测
· 远程家居控制
· 工业及楼宇自动化

 

例如安装到集装箱中的无线传感器(温度,湿度,震动等等)形成了一个网状网,在一艘船中的各个集装箱又形成了一个向船上的控制中心汇报传感器数据的网状网,更进一步的,各艘船可以组成一个由港口控制中心控制的更大的网状网。

ZigBee 的数据传输可靠吗?
可靠的数据传输对 ZigBee 应用程序来说非常重要。 IEEE 802.15.4 标准在多个层面上提供了若干机制来保证数据传输的可靠性。例如: ZigBee 在三个不同频段中运用 27 个信道传输数据。

 

 

ZigBee 的传输距离有多长?
在- 3dBm(0.5mW) 的输出功率下,根据不同的环境,天线及运行频段,单跳连接的距离可以达到 10 到 100 米 以上。 ZigBee 在由多跳连接及路由连接组成更复杂网络的情况下可以达到远超过单跳连接的距离。

 

ZigBee 的网络规模有多大?
一个 ZigBee 的网络最多包括有 255 个 ZigBee 网络节点,其中一个是主控 (Master) 设备,其余则是从属 (Slave) 设备。若是通过协调器,整个网络最多可以支持超过 65000 个 ZigBee 网络节点。

 

ZigBee 网络中都存在着哪些类型的设备?
IEEE MAC 规范定义了 ZigBee 网络中的三种主要设备:
ZigBee 协调器。维持整个网络的运行,是三种设备中最复杂,占用内存最大和计算能力最强的设备。
ZigBee 路由器。作为远程设备之间的中继器来进行通信,能够用来拓展网络的范围。
ZigBee 终端设备。只作为物理设备存在于网络中。

 

ZigBee 支持哪些拓扑结构?
下图描述了 ZigBee 支持的拓扑结构和各种设备的角色。

 

ZigBee 一共支持三种不同的网络拓扑结构,分别是星形,树形和网状结构。每种结构都有其自身的优点并能应用到不同的方案中。星形结构是最常用和最简单的,它是由若干节点连接到一个中心节点。网状结构能够提供更高程度的可靠性。它由许多各种各样的节点组成复杂的网状结构,节点间可以互相通信,信息可以通过不同的路径达到指定节点,当某条路径被干扰时,信息还可以通过其他可用的路径进行传输。树形结构从本质上来说是星形结构和网状结构的一种结合。