Zigbee是IEEE802.15.4協議的代名詞。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源於蜜蜂的八字舞，由於蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息
，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。其特點是近距離

、低複雜度
、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用於自動控製和遠程控製領域，可以嵌入各種設備。

　　簡而言之

，ZigBee就是一種便宜的
，低功耗的近距離無線組網通訊技術。

　　Zigbee的起源

　　Zigbee在中國被譯為"紫蜂",它與藍牙相類似.是一種新興的短距離無線技術用於傳感控製應用(sensor and control).此想法在IEEE 802.15工作組中提出,於是成立了TG4工作組,並製定規範IEEE 802.15.4.2002年,zigbee Alliance成立.　2004年,zigbee V1.0誕生.它是zigbee的第一個規範.但由於推出倉促存在一些錯誤.2006年,推出zigbee 2006,比較完善.2007年底,zigbee PRO推出。zigbee的底層技術基於 IEEE 802.15.4.

　　物理層和MAC層直接引用了IEEE 802.15.4在(zai)藍(lan)牙(ya)技(ji)術(shu)的(de)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，人(ren)們(men)發(fa)現(xian)藍(lan)牙(ya)技(ji)術(shu)盡(jin)管(guan)有(you)許(xu)多(duo)優(you)點(dian)，但(dan)仍(reng)存(cun)在(zai)許(xu)多(duo)缺(que)陷(xian)。對(dui)工(gong)業(ye)
，家(jia)庭(ting)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)和(he)工(gong)業(ye)遙(yao)測(ce)遙(yao)控(kong)領(ling)域(yu)而(er)言(yan)，藍(lan)牙(ya)技(ji)術(shu)顯(xian)得(de)太(tai)複(fu)雜(za)
，功(gong)耗(hao)大(da)
，距(ju)離(li)近(jin)
，組(zu)網(wang)規(gui)模(mo)太(tai)小(xiao)等(deng)，而(er)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)工(gong)程(cheng)網(wang)版(ban)權(quan)所(suo)有(you)
，對(dui)無(wu)線(xian)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)的(de)需(xu)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)強(qiang)烈(lie)
，而(er)且(qie)控(kong)製(zhi)工(gong)程(cheng)網(wang)版(ban)權(quan)所(suo)有(you)，對(dui)於(yu)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)控(kong)製(zhi)工(gong)程(cheng)網(wang)版(ban)權(quan)所(suo)有(you)

，這(zhe)種(zhong)無(wu)線(xian)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)必(bi)須(xu)是(shi)高(gao)可(ke)靠(kao)的(de)，並(bing)能(neng)抵(di)抗(kang)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)的(de)各(ge)種(zhong)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。因(yin)此(ci)，經(jing)過(guo)人(ren)們(men)長(chang)期(qi)努(nu)力(li)，Zigbee協議在2003年正式問世。另外，Zigbee使用了在它之前所研究過的麵向家庭網絡的通信協議Home RF Lite。

　　長期以來，低價、低傳輸率
、短距離、低功率的無線通訊市場一直存在著。自從Bluetooth出現以後

，曾讓工業控製、家用自動控製
、玩具製造商等業者雀躍不已，但是Bluetooth的售價一直居高不下，嚴重影響了這些廠商的使用意願。如今，這些業者都參加了IEEE802.15.4小組，負責製定ZigBee的物理層和媒體介入控製層。IEEE802.15.4規範是一種經濟、高效、低數據速率（<250kbps）、工作在2.4GHz和868/928MHz的無線技術控製工程網版權所有，用於個人區域網和對等網絡。它是ZigBee應用屋和網絡層協議的基礎。ZigBee是一種新興的近距離、低複雜度
、低功耗

、低數據速率、低成本的無線網絡技術，它是一種介於無線標記技術和藍牙之間的技術提案。主要用於近距離無線連接。它依據802.15.4biaozhun，zaishuqiangeweixiaodechuanganqizhijianxianghuxietiaoshixiantongxin。zhexiechuanganqizhixuyaohenshaodenengliang，yijielidefangshitongguowuxiandianbojiangshujucongyigechuanganqichuandaolingyigechuanganqi，suoyitamendetongxinxiaolvfeichanggao。

　　Zigbee無線數據傳輸網絡描述

　　簡單的說，Zigbee是一種高可靠的無線數傳網絡
，類似於CDMA和GSM網絡。Zigbee數傳模塊類似於移動網絡基站。通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公裏，並且支持無限擴展。

　　Zigbee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平台，在整個網絡範圍內，每一個Zigbee網絡數傳模塊之間可以相互通信，每個網絡節點間的距離可以從標準的75m無限擴展。

　　與移動通信的CDMA網或GSM網不同的是，Zigbee網(wang)絡(luo)主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)而(er)建(jian)立(li)
，因(yin)而(er)
，它(ta)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)簡(jian)單(dan)，使(shi)用(yong)方(fang)便(bian)，工(gong)作(zuo)可(ke)靠(kao)，價(jia)格(ge)低(di)的(de)特(te)點(dian)。而(er)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)網(wang)主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)語(yu)音(yin)通(tong)信(xin)而(er)建(jian)立(li)
，每(mei)個(ge)基(ji)站(zhan)價(jia)值(zhi)一(yi)般(ban)都(dou)在(zai)百(bai)萬(wan)元(yuan)人(ren)民(min)幣(bi)以(yi)上(shang)，而(er)每(mei)個(ge)Zigbee“基站”卻不到1000元人民幣。每個Zigbee網wang絡luo節jie點dian不bu僅jin本ben身shen可ke以yi作zuo為wei監jian控kong對dui象xiang，例li如ru其qi所suo連lian接jie的de傳chuan感gan器qi直zhi接jie進jin行xing數shu據ju采cai集ji和he監jian控kong，還hai可ke以yi自zi動dong中zhong轉zhuan別bie的de網wang絡luo節jie點dian傳chuan過guo來lai的de數shu據ju資zi料liao。除chu此ci之zhi外wai，每mei一yi個geZigbee網絡節點(FFD)還可在自己信號覆蓋的範圍內，和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點(RFD)無線連接。

　　Zigbee采用的自組織網通信方式

　　zigbee技術所采用的自組織網是怎麼回事？舉一個簡單的例子就可以說明這個問題，當一隊傘兵空降後CONTROL ENGINEERING China版權所有
，每人持有一個ZigBee網絡模塊終端
，降落到地麵後，隻要他們彼此間在網絡模塊的通信範圍內，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯互通的ZigBee網wang絡luo。而er且qie控kong製zhi工gong程cheng網wang版ban權quan所suo有you，由you於yu人ren員yuan的de移yi動dong，彼bi此ci間jian的de聯lian絡luo還hai會hui發fa生sheng變bian化hua。因yin而er，模mo塊kuai還hai可ke以yi通tong過guo重zhong新xin尋xun找zhao通tong信xin對dui象xiang


，確que定ding彼bi此ci間jian的de聯lian絡luo，對dui原yuan有you網wang絡luo進jin行xing刷shua新xin。這zhe就jiu是shi自zi組zu織zhi網wang。

　　ZigBee技術為什麼要使用自組織網來通信
？

　　網狀網通信實際上就是多通道通信　
，在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)，由(you)於(yu)各(ge)種(zhong)原(yuan)因(yin)往(wang)往(wang)並(bing)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)每(mei)一(yi)個(ge)無(wu)線(xian)通(tong)道(dao)都(dou)能(neng)夠(gou)始(shi)終(zhong)暢(chang)通(tong)，就(jiu)像(xiang)城(cheng)市(shi)的(de)街(jie)道(dao)一(yi)樣(yang)
，可(ke)能(neng)因(yin)為(wei)車(che)禍(huo)
，道(dao)路(lu)維(wei)修(xiu)等(deng)，使(shi)得(de)某(mou)條(tiao)道(dao)路(lu)的(de)交(jiao)通(tong)出(chu)現(xian)暫(zan)時(shi)中(zhong)斷(duan)，此(ci)時(shi)由(you)於(yu)我(wo)們(men)有(you)多(duo)個(ge)通(tong)道(dao)，車(che)輛(liang)（相當於我們的控製數據）仍然可以通過其他道路到達目的地。而這一點對工業現場控製而言則非常重要。

　　為什麼自組織網要采用動態路由的方式？

　　所(suo)謂(wei)動(dong)態(tai)路(lu)由(you)是(shi)指(zhi)網(wang)絡(luo)中(zhong)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)的(de)路(lu)徑(jing)並(bing)不(bu)是(shi)預(yu)先(xian)設(she)定(ding)的(de)，而(er)是(shi)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)前(qian)

，通(tong)過(guo)對(dui)網(wang)絡(luo)當(dang)時(shi)可(ke)利(li)用(yong)的(de)所(suo)有(you)路(lu)徑(jing)進(jin)行(xing)搜(sou)索(suo)，分(fen)析(xi)它(ta)們(men)的(de)位(wei)置(zhi)關(guan)係(xi)以(yi)及(ji)遠(yuan)近(jin)，然(ran)後(hou)選(xuan)擇(ze)其(qi)中(zhong)的(de)一(yi)條(tiao)路(lu)徑(jing)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。在(zai)我(wo)們(men)的(de)網(wang)絡(luo)管(guan)理(li)軟(ruan)件(jian)中(zhong)，路(lu)徑(jing)的(de)選(xuan)擇(ze)使(shi)用(yong)的(de)是(shi)“梯度法”
，即ji先xian選xuan擇ze路lu徑jing最zui近jin的de一yi條tiao通tong道dao進jin行xing傳chuan輸shu，如ru傳chuan不bu通tong，再zai使shi用yong另ling外wai一yi條tiao稍shao遠yuan一yi點dian的de通tong路lu進jin行xing傳chuan輸shu，以yi此ci類lei推tui
，直zhi到dao數shu據ju送song達da目mu的de地di為wei止zhi。在zai實shi際ji工gong業ye現xian場chang，預yu先xian確que定ding的de傳chuan輸shu路lu徑jing隨sui時shi都dou可ke能neng發fa生sheng變bian化hua，或huo者zhe因yin各ge種zhong原yuan因yin路lu徑jing被bei中zhong斷duan了le，或huo者zhe過guo於yu繁fan忙mang不bu能neng進jin行xing及ji時shi傳chuan送song。動dong態tai路lu由you結jie合he網wang狀zhuang拓tuo撲pu結jie構gou
，就jiu可ke以yi很hen好hao解jie決jue這zhe個ge問wen題ti，從cong而er保bao證zheng數shu據ju的de可ke靠kao傳chuan輸shu。

　　Zigbee自身的技術優勢

　　①低功耗。在低耗電待機模式下,2 節5 號幹電池可支持1個節點工作6～24個月,甚至更長。這是Zigbee的突出優勢。相比較, 藍牙能工作數周、WiFi可工作數小時。

　　現在
，TI公司和德國的Micropelt公司共同推出新能源的Zigbee節點。該節點采用Micropelt公司的熱電發電機給TI公司的Zigbee提供電源。

　　②低成本。通過大幅簡化協議(不到藍牙的1/10) ,降低了對通信控製器的要求,按預測分析,以8051的8位微控製器測算,全功能的主節點需要32KB代碼,子功能節點少至4KB代碼,而且Zigbee免協議專利費。每塊芯片的價格大約為2 美元。

　　③ 低速率。Zigbee工作在20～250 kbps的較低速率,分別提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始數據吞吐率,滿足低速率傳輸數據的應用需求。

　　④近距離。傳輸範圍一般介於10～100 m 之間,在增加RF 發射功率後,亦可增加到1～3 km。這指的是相鄰節點間的距離。如果通過路由和節點間通信的接力,傳輸距離將可以更遠。

　　⑤短時延。Zigbee 的響應速度較快,一般從睡眠轉入工作狀態隻需15 ms ,節點連接進入網絡隻需30 ms ,進一步節省了電能。相比較,藍牙需要3～10 s、WiFi 需要3 s。

　　⑥高容量。Zigbee 可采用星狀、片狀和網狀網絡結構,由一個主節點管理若幹子節點,最多一個主節點可管理254 個子節點;同時主節點還可由上一層網絡節點管理,最多可組成65000 個節點的大網。

　　⑦高安全。Zigbee 提供了三級安全模式,包括無安全設定、使用接入控製清單(ACL) 防止非法獲取數據以及采用高級加密標準(AES 128) 的對稱密碼,以靈活確定其安全屬性。

　　⑧免執照頻段。采用直接序列擴頻在工業科學醫療( ISM) 頻段,2. 4 GHz (全球) 、915 MHz(美國) 和868 MHz(歐洲) 。

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　　Zigbee的頻帶

　　1) 868MHZ 傳輸速率為20KB/S 適用於歐洲

　　2) 915MHZ 傳輸速率為40KB/S 適用於美國

　　3) 2.4GHZ 傳輸速率為250KB/S 全球通用

　　由於 此三個頻帶物理層並不相同,其各自信道帶寬也不同,分別為

　　0.6MHZ,2MHZ和5MHZ.分別有1個10個和16個信道.

　　不同頻帶的擴頻和調製方式有區別.雖然都使用了直接擴頻(DSSS)的方式,但從比特到碼片的變換方式有較大的差別.

　　調製方式都用了調相技術,但868MHZ和915MHZ頻段采用的是BPSK而2.4GHZ頻段采用的是OQPSK在發射功率為0dBm的情況下,BLUETOOTH通常能用10M的作用範圍.

　　而基於IEEE 802.15.4的zigbee在室內通常能達到30-50米作用距離,在室外如果障礙物少,甚至可以達到100米作用距離.

　　所以zigbee可歸為低速率的短距離無線通信技術.

　　Zigbee性能分析

　　1.數據速率比較低

　　在2.4GHZ的頻段隻有250KB/S,而且隻是鏈路上的速率,除掉信道競爭應答和重傳等消耗,真正能被應用所利用的速率可能不足100KB/S,並且餘下的速率可能要被鄰近多個節點和同一個節點的多個應用所瓜分.因此不適合做視頻之類事情.

　　適合的應用領域－－－－－－－－傳感和控製

　　2.可靠性 在可靠性方麵,zigbee有很多方麵進行保證.物理層采用了擴頻技術,能夠在一定程度上抵抗幹擾MAC應用層(APS部分)有應答重傳功能.

　　MAC層的CSMA機製使節點發送前先監聽信道,可以起到避開幹擾的作用.

　　當zigbee網絡受到外界幹擾,無法正常工作時,整個網絡可以動態的切換到另一個工作信道上.

   3.時延 由於zigbee采用隨機接入MAC層,且不支持時分複用的信道接入方式,因此不能很好的支持一些實時的業務.

　　4.能耗特性 能耗特性是zigbee的一個技術優勢.

　　通常zigbee節點所承載的應用數據速率都比較低,在不需要通信時,節點可以進入很低功耗的休眠狀態,此時能耗可能隻有正常工作狀態下的千分之一.由於一般情況下,休眠時間占總運行時間的大部分,有時正常工作的時間還不到百分之一,因此達到很高的節能效果.

　　5.組網和路由性－－－－－－網絡層特性

　　zigbee大規模的組網能力－－－－－－－－每個網絡60000個節點

　　bluetooth－－－－－－-每個網絡8個節點.

　　因為zigbee底層采用了直擴技術,如果采用非信標模式,網絡可以擴展得很大,因為不需同步而且節點加入網絡和重新加入網絡的過程很快,一般可以做到1秒以內,甚至更快.

　　bluetooth通常需要3秒

　　在路由方麵,zigbee支持可靠性很高的網狀網的路由,所以可以布置範圍很廣的網絡,並支持多播和廣播特性,能夠給豐富的應用帶來有力的支持.

　　Zigbee的應用前景

　　Zigbee 並bing不bu是shi用yong來lai與yu藍lan牙ya或huo者zhe其qi他ta已yi經jing存cun在zai的de標biao準zhun競jing爭zheng，它ta的de目mu標biao定ding位wei於yu現xian存cun的de係xi統tong還hai不bu能neng滿man足zu其qi需xu求qiu的de特te定ding的de市shi場chang
，它ta有you著zhe廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing。Zigbee 聯盟預言在未來的四到五年，每個家庭將擁有50 個Zigbee 器件，最後將達到每個家庭150 個。據估計，到2007 年，Zigbee 市場價值將達到數億美元。其應用領域主要包括：

　　◆家庭和樓宇網絡：空調係統的溫度控製
、照明的自動控製、窗簾的自動控製、煤氣計量控製、家用電器的遠程控製等
；

　　◆工業控製：各種監控器
、傳感器的自動化控製；

　　◆商業：智慧型標簽等

；

　　◆公共場所：煙霧探測器等


；

　　◆農業控製：收集各種土壤信息和氣候信息；

　　◆醫療：老人與行動不便者的緊急呼叫器和醫療傳感器等。

　　ZigBee聯盟

　　ZigBee聯盟是一個高速成長的非盈利業界組織
，成員包括國際著名半導體生產商、技術提供者
、技術集成商以及最終使用者。聯盟製定了基於IEEE802.15.4

，具有高可靠
、高性價比、低功耗的網絡應用規格。

　　ZigBee聯盟的主要目標是以通過加入無線網絡功能
，為消費者提供更富有彈性、更容易使用的電子產品。zigbee技術能融入各類電子產品，應用範圍橫跨全球的民用、商用、公共事業以及工業等市場。使得聯盟會員可以利用ZigBee這個標準化無線網絡平台，設計出簡單
、可靠、便宜又節省電力的各種產品來。

　　ZigBee聯盟所鎖定的焦點為製定網絡
、安全和應用軟件層；提供不同產品的協調性及互通性測試規格；在世界各地推廣ZigBee品牌並爭取市場的關注；管理技術的發展。

　　ZigBee聯盟對ZigBee標準的製定：IEEE802.15.4的物理層、MAC層及數據鏈路層
，標準已在2003年5月發布。ZigBee網絡層
、加密層及應用描述層的製定也取得了較大的進展。V1.0版本已經發布。其他應用領域及其相關的設備描述也會陸續發布。由於ZigBee不僅隻是802.15.4的代名詞
，而且IEEE僅處理低級MAC層和物理層協議，因此ZigBee聯盟對其網絡層協議和API進行了標準化。完全協議用於一次可直接連接到一個設備的基本節點的4K字節或者作為Hub或路由器的協調器的32K字節。每個協調器可連接多達255個節點
，而幾個協調器則可形成一個網絡，對路由傳輸的數目則沒有限製。ZigBee聯盟還開發了安全層
，以保證這種便攜設備不會意外泄漏其標識

，而且這種利用網絡的遠距離傳輸不會被其它節點獲得。