ZigBee无线通信技术及其应用前景

2009年第6期总第147期

林区教学

TeachingofForestryRegion

No.62009

GeneralNo.147

ZigBee无线通信技术及其应用前景

白国亮

(黑龙江工程学院,哈尔滨150050)

摘 要:网络和通信技术的发展,使人们对无线通信的要求越来越高,短程、低速、廉价的无线通信技术正成为关注的焦点。目前一种新的无线通信技术引起了人们的关注,这就是所谓的/ZigBee0技术。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。有了ZigBee这种低速率通信技术,其所支持的应用更贴近人们的日常生活。就ZigBee技术及其特点、应用前景等方面的问题作一介绍。

关键词:无线通信;ZigBee技术;前景

中图分类号:TN801 文献标志码:A 文章编号:1008-6714(2009)06-0079-02

一、ZigBee技术

11ZigBee技术简介

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或无线网络技术,是一

组基于IEEE批准的802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术,主要适合于承载数据流量较小的业务,可嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能。其目标市场是工业、家庭以及医学等需要低功耗、低成本无线通信的应用。相对现有的各种无线通信技术,ZigBee技术是最低功耗和成本的技术。

21ZigBee的特点

(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,这是其他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美元~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为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,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 收稿日期:2009-03-12

作者简介:白国亮(1971-),男,黑龙江哈尔滨人,电信中心主任,工程师,硕士。

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。

31ZigBee网络的形成

一个ZigBee网络的形成,必须由FFD率先担任网络协调器,由协调器进行扫描搜索以发现一个未用的最佳信道来建立网络;再让其他的FFD或是RFD加入这个网络,需要注意的是RFD只能与FFD连接。事实上,人们可根据装置在网络中的角色和功能,预先对装置编制好程序。如协调器的功能是通过扫描搜索,以发现一个未用的信道来组建一个网络;路由器(一个网络中的Mesh装置)的功能是通过扫描搜索,以发现一个激活的信道并将其连接,然后允许其他装置连接;而末端装置的功能总是试图连接到一个已存在的网络。

41采用ZigBee技术的条件

通常符合下列条件之一的应用,均可考虑采用ZigBee技术。装置成本很低,传输的数据量很小;装置体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块;没有充足的电源支持,只能使用一次性电池;频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难;要求数据传输的可靠性、安全性高;需要较大范围的通信覆盖,网络中的装置非常多,但仅仅用于监测或控制;使用GPS效果差,或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。 二、ZigBee技术应用前景展望

11在传感器网络领域

传感器网络被称作未来十大技术之一,由传感器和

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