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《徹底讀懂物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之--zigbee》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、一文徹底讀懂物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之--ZigBee!智能制造IM?5天前下文采用問(wèn)答形式向你詳細(xì)地介紹了方方面面,不夸口的說(shuō),你所需要知道的關(guān)于ZigBee的一切,在這里基本可以了解到!點(diǎn)評(píng):這篇文章可以真正讓人明白通訊協(xié)議的含義。文/電子發(fā)燒友??在智能硬件和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,時(shí)下大名鼎鼎的ZigBee可謂是無(wú)人不知,無(wú)人不曉。作為除了WiFi、藍(lán)牙之外,ZigBee是目前最重要的無(wú)線通信協(xié)議之一,主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件等領(lǐng)域。關(guān)于ZigBee,下文采用問(wèn)答形式向你詳細(xì)地介紹了方方面面,不夸口的說(shuō),你所需要知道的關(guān)于ZigBee的一切,在這里基本可以了解到!Chapter1起源歷史篇??1Z
2、igBee起源什么技術(shù)????在藍(lán)牙技術(shù)的使用過(guò)程中,人們發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點(diǎn),但仍存在許多缺陷。對(duì)工業(yè),家庭自動(dòng)化控制和工業(yè)遙測(cè)遙控領(lǐng)域而言,藍(lán)牙技術(shù)顯得太復(fù)雜,功耗大,距離近,組網(wǎng)規(guī)模太小等,而工業(yè)自動(dòng)化,對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)通信的需求越來(lái)越強(qiáng)烈,而且,對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),這種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸必需是高可靠的,并能抵抗工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種電磁干擾。因此,經(jīng)過(guò)人們長(zhǎng)期努力,ZigBee協(xié)議在2003年中正式問(wèn)世了。另外,ZigBee使用了在它之前所研究過(guò)的面向家庭網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議HomeRFLite。???2什么是ZigBee????首先ZigBee的Mac層、PHY層是IEEE802.15.4協(xié)議的。根據(jù)
3、這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù),主要適合于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域,可以嵌入各種設(shè)備中,同時(shí)支持地理定位功能。由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花粉所在方位和遠(yuǎn)近信息的,也就是所蜜蜂依靠著這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信“網(wǎng)絡(luò)”,因此ZigBee的發(fā)明者們形象地利用蜜蜂的這種行為來(lái)形象地描述這種無(wú)線信息傳輸技術(shù)。????????3ZigBee技術(shù)有哪些特點(diǎn)????ZigBee的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面:???(1)低功耗:在低耗電待機(jī)模式下,2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6-24個(gè)月,甚至更長(zhǎng)
4、。這是ZigBee的突出優(yōu)勢(shì)。相比之下藍(lán)牙可以工作數(shù)周、WiFi可以工作數(shù)小時(shí);???(2)低成本:通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議是成本很低(不足藍(lán)牙的1/10),降低了對(duì)通信控制器的要求,按預(yù)測(cè)分析,以8051的8位微控制器測(cè)算,全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼,子功能節(jié)點(diǎn)少至4KB代碼,而且ZigBee的協(xié)議專利免費(fèi);???(3)低速率:ZigBee工作在250kbps的通訊速率,滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求;???(4)近距離:傳輸范圍一般介于10~100m之間,在增加RF發(fā)射功率后,亦可增加到1-3km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離。如果通過(guò)路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力,傳輸距離將可以更遠(yuǎn);???(5)
5、短時(shí)延:ZigBee的響應(yīng)速度較快,一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms,節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms,進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較,藍(lán)牙需要3-10s、WiFi需要3s;???(6)高容量:ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn),最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn);同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理,最多可組成65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng);???(7)高安全:ZigBee提供了三級(jí)安全模式,包括無(wú)安全設(shè)定、使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES128)的對(duì)稱密碼,以靈活確定其安全屬性;???(8)免執(zhí)照頻段:使用工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM
6、)頻段,915MHz(美國(guó)),868MHz(歐洲),2.4GHz(全球)。???由于此三個(gè)頻帶物理層并不相同,其各自信道帶寬也不同,分別為0.6MHz,2MHz和5MHz。分別有1個(gè),10個(gè)和16個(gè)信道。這三個(gè)頻帶的擴(kuò)頻和調(diào)制方式亦有區(qū)別。擴(kuò)頻都使用直接序列擴(kuò)頻(DSSS),但從比特到碼片的變換差別較大。調(diào)制方式都用了調(diào)相技術(shù),但868MHz和915MHz頻段采用的是BPSK,而2.4GHz頻段采用的是OQPSK。???在發(fā)射功率為0dBm的情況下,藍(lán)牙通常能有10米的作用范圍。而ZigBee在室內(nèi)通常能達(dá)到30-50米的作用距離,在室外空曠地帶甚至可以達(dá)到400米(TICC2530不
7、加功率放大)。???所以,ZigBee可歸為低速率的短距離無(wú)線通信技術(shù)。???4為什么說(shuō)ZigBee是順應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化對(duì)可靠的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸日益增長(zhǎng)的需求而產(chǎn)生的????ZigBee技術(shù)本身,就是因?yàn)樘m牙技術(shù)不能滿足工業(yè)自動(dòng)化中,對(duì)低數(shù)據(jù)量,低成本,低功耗,高可靠性的無(wú)線數(shù)據(jù)通信的需求而產(chǎn)生的。因?yàn)?,?duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),這種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸必需是高可靠的,并能抵抗工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種電磁干擾。ZigBee技術(shù)中,使用網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),自動(dòng)路由,動(dòng)態(tài)組網(wǎng),直序擴(kuò)頻的方