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。
基本信息
技术特点
ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术,ZigBee具有如下特点:
(1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。
(2) 成本低: ZigBee模块的初始成本在6美元左右,估计很快就能降到1.5-2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
(3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
(4) 网络容量大: 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳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, 而且网络组成灵活。
(5) 可靠: 采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。
(6) 安全: ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证, 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。
Zigbee与其他无线传输相比的优势:
网络结构:蓝牙、WiFi、315M/433M等无线技术只适用简单的星型网络,组网能力有限,不具备网络修复能力ZigBee网络能够组成除星型网络之外的树状网和更复杂的网状网。
安全性:ZigBee具备特有的安全层,采用128K的高级加密技术,具有非常高的安全性。
蓝牙、WiFi、315M/433M等无线技术的安全性普遍较差,泄密事件频发。
可靠性:ZigBee同时采用了跳频和扩频技术,有着极强的抗干扰能力,蓝牙、WiFi、315M/433M等无线技术的抗干扰能力一般,特备是315M/433M射频更容易被空中截码并很容易被模拟,可靠性很低。
ZigBee的9大优点:
1、具有安全层,安全性好,采用高级加密技术,至今在全球没有破解先例
2、采用跳频和扩频技术,抗干扰能力强
3、采用经过全球市场多年检验的通讯标准,可靠性高
4、自组网能力强,组网规模大,最大网络可负担6万多设备
5、具备网络自愈能力,任何节点的掉线或崩溃不会影响整个网络的稳定
6、功耗低,很多传感器使用普通电池供电可以工作1年以上
7、兼容能力强,可伸缩,采用国际通用的标准协议
8、全覆盖,无盲区,具有有线方式无法企及的优势
9、与云端无缝链接,方便管理、溯源和及时感知并控制
发展前景
随着我国物联网正进入发展的快车道,ZigBee也正逐步被国内越来越多的用户接受。ZigBee技术也已在部分智能传感器场景中进行了应用。如在北京地铁9号线隧道施工过程中的考勤定位系统便采用的是ZigBee,ZigBee取代传统的RFID考勤系统实现了无漏读、方向判断准确、定位轨迹准确和可查询,提高了隧道安全施工的管理水平;在某些高档的老年公寓中,基于ZigBee网络的无线定位技术可在疗养院或老年社区内实现全区实时定位及求助功能。由于每个老人都随身携一个移动报警器,遇到险情时,可以及时的按下求助按钮不但使老人在户外活动时的安全监控及救援问题得到解决,而且,使用简单方便,可靠性高。