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行业资讯:解析Zigbee技术
来源:中国一卡通网  加入时间:2013-9-29 点击:2536 [双击滚动窗口]

[导读]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,十分类似现有的移动通信的CDMA 网或GSM 网,每一个Zigbee 网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信。 

1Zigbee来源于蓝牙

  在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对家庭自动化控制和工业遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,而工业自动化对无线数据通信的需求越来越强烈,这种无线数据传输必需是高可靠的,并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年中通过后,于2004正式问世了。

2Zigbee 就是一个属于你自己的高可靠的无线数传网络

  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,十分类似现有的移动通信的CDMA 网或GSM 网,每一个Zigbee 网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75 米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个Zigbee 网络不仅可以“无限”扩展开来,而且还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee 控制网络。

  不同的是,Zigbee 网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立,因而,它必须具有简单,使用方便,工作可靠,价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个Zigbee“基站”却不到几百元人民币;每个Zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料除此之外,每一个Zigbee 网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

  每个Zigbee 网络节点(FFD RFD)可以可支持多到31 个的传感器和受控设备,每一个传感器和受控设备终可以有种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。

3Zigbee 技术的应用领域

  Zigbee 技术的目标就是针对,工业,家庭自动化,遥测遥控,例如灯光自动化控制,传感器的无线数据采集和监控,油田,电力,矿山和物流管理等应用领域。工业现场对无线数据传输的要求及Zigbee 技术的特点:低功耗,低数据量(250KPS,低成本,使用免费的ISM 频段(2.4G,高的抗干扰性能的直序扩频通信方式(DSSS),高保密性(64 位出厂编号和支持AES-128 加密),高集成度和高的可靠性;节点模块之间具有自动动态组网的功能,采用了包括网状网在内的拓扑结构,使用了碰撞避免机制,信息在整个Zigbee 网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息传输的可靠性。

4Zigbee 的发展前景

  Zigbee 技术和RFID 技术在2004 年就被列为当今世界发展最快,市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道,你只需在百度,或GOOGLE 搜索栏中键入“Zigbee,你就会看到大量的有关报道。总之,今后若干年,都将是Zigbee 技术飞速发展的时期。

5Zigbee 技术为什麽要使用网状网通信方式?

  网状网通信实际上就是多通道通信,在实际工业现场,由于各种原因,往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通,就像城市的街道一样,可能因为车祸,道路维修等,使得某条道路的交通出现暂时中断,此时由于我们有多个通道,车辆(相当于我们的控制数据)仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制而言则非常重要。

6、什麽是自动组网?

  举一个简单的例子就可以很好地说明这个问题,假如一队伞兵从天而降,他们每人持有一个Zigbee 网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的Zigbee 网络。他们预先并不知道谁与谁为邻。同时,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。

7、为什麽网络要采用动态路由的方式?

  首先,我们必须明白,什麽是动态路由?动态路由,就是指网络中数据传输的路径,并不是预先设定的,而是传输数据前,通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索,并决定它们的远近,然后选择其中的一条路径进行数据传输。在我们的网络管理软件中,路径的选择使用的是“梯度法”,即先选择路径最近的一条通道进行传输,如传不通,再使用另外一条稍远一点的通路进行传输,以此类推,直到数据包送达目的地为止。在实际工业现场,往往预先确定的传输路径,随时都可能发生变化,或者因各种原因路径被中断了,或者过于繁忙不能进行及时传送。动态路由结合网状网拓扑结构,就可以很好解决这个问题,从而保证数据的可靠传输。

8Zigbee采用直序扩频的通信方式有什麽好处?

  同样的频段, 不同的通信方式则有很大的差别例如ASK,FSK,FHSS,DSSS 等,从抗干扰能力,通信安全保密性,可靠性都不相同。Zigbee 系统和CDMA 系统一样,都采用的是直序扩频技术(DSSS),它是一种抗干扰能力极强,保密性,可靠性都很高的通信方式。如果你使用过这两种技术的通信产品,你会发现两者在可靠性上有着明显的不同。

  由于扩频技术在正常通信时所要求的信噪比可以很低,就是说,在干扰很强的环境下,它仍然能够正常工作。根据计算和实验,这相当于它的接收灵敏度提高了7dBm. 它也不容易干扰别人。换句话说,它可以使用较低的功率传输更远的距离。关于Zigbee 所采用的直序扩频技术的其它许多优点这里不再讨论。

9Zigbee使用的是2.4G 免费频段

  

    在我国和世界上大多数其他国家,一般使用无线电设备都是要付频率使用费的,包括手机通信,只不过移动运营商已经向国家支付了这笔费用,并通过号码占用费等方式向用户收取了这笔费用。在使用其它无线设备时,你首先要向国家相关部门申请频率使用许可,然后根据你的无线设备所使用的频率,功率大小和数量收取费用。这是一笔不小的费用,一般设备一年往往要交纳几千元的费用。而免费频段,是指各个国家根据各自的实际情况,并考虑尽可能与世界其他国家规定的一致性,而划分出来的一个频段,专门用于工业,医疗以及科学研究使用(ISM 频段), 不需申请而可以免费使用的频段。我们国家的2.4G 频段,就是这样一个频段。然而,为了保证大家都可以合理使用,国家对该频段内的无线收发设备,在不同环境下的使用功率做了相应的限制。例如在城市环境下,发射功率不能超过100mW。

 


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