Zigbee技术的应用及其发展方向作为当前唯一的面向无线传感器网络的技术标准,Zigbee的目标是建立一个“无所不在的传感器网络”(Ubiquitous Sensor Network)。 尽管在无线网络方面,同时存在着其他几种无线网络技术,比如802.11b,Bluetooth,UWB,RFID,IrDA,可视光通信等等,但是Zigbee技术仍然以其独有的特性,在众多的无线网络技术中熠熠闪光。
1.Zigbee技术简介
Zigbee技术最初是由13家通信及传感器领域的知名厂商于2004年底共同发起制定的。同时成立了Zigbee联盟以避免标准混乱带来的内部争斗。
Zigbee技术是基于IEEE802.15.4底层协议的网络通信标准,工作在工业开放频段(ISM)上。
相对于以往的无线通信网络技术,Zigbee具有如下特点:
低速率(20-250Kbps)
近距离(10-300m)
低功耗(工作状态60mw以内)
低复杂度
低成本
在其他无线通信技术不断追求高速率远距离的今天,Zigbee却反其道而行之,向着低速率近距离的方向迈进,其目的就是为了大幅降低无线终端的成本及功耗。因为只有这样,才能实现其“无所不在”的目的。
Zigbee技术对传感器有着很好的支持,可以在单芯片内实现传感器数据的采集、处理、传输。以往,即使是为了采集传输门窗关闭状态这样的简单信号,最起码也需要一个8位单片机外加无线传输模块来搭建一个最小系统。而在今天,内藏CPU的Zigbee芯片可以使这些东西都集中在单个芯片内。不仅如此,像嵌入式操作系统、TCP/IP协议栈以及功能多样的应用程序,以及面向传感器领域的多通道AD/DA转换器、多种外围接口等等都可以集成在内。
低功耗是Zigbee技术最具优势的地方。在通信状态,Zigbee终端耗电在几十mW左右,在省电模式下,耗电仅仅几十uW,一节干电池可以工作几个月到1年。
基于以上优势,Zigbee不仅向终端消费者提供了价格低廉、操作简单的Zigbee产品,同时也为产品开发商提供了低开发成本、高开发效率的一站式解决方案。
ZigBee与Bluetooth,UWB之间的技术参数比较,可以参见下表。
可以看见,在面向价格及功耗敏感而速率要求不高的通信网络终端方面,Zigbee技术具有自己独到的优势。
2.Zigbee的应用
Zigbee技术主要应用在短距离无线网络通信方面。不远的将来,在很多领域里都可以看到Zigbee的身影:
智能家庭
尽管智能家庭的概念已经提出很多年了,但是由于相应的通信技术及应用方面的发展速度缓慢,智能家庭一直没有走向实用化。随着Zigbee技术的出现,使得智能家庭可能在未来的2到3年内走入人们的生活中。
通过Zigbee网络,我们可以远程控制家里的电器、门窗等。下班前可以在路上就打开家里的空调;下雨的时候可以远程关闭门窗;家中有非法入侵时可以及时得到通知;方便的采集水电煤气的使用量;通过一个Zigbee遥控器,控制所有的家电设备…… 智能建筑
通过建立完备的Zigbee网络,智能建筑可以感知随处可能发生的火灾隐患,及早提供相关信息;根据人员分布情况自动控制中央空调,实现能源的节约;及时掌握酒店客房内客人的出入信息,以便在突发事件时及时准确地发出通知。 在机场,持有Zigbee终端的乘客们可以随时得到导航信息,比如登机口的位置,航班的变动,甚至附近有什么商店等等。 工业自动化领域
在工业自动化领域,人们可以通过Zigbee网络实现厂房内不同区域温湿度的监控;及时得到机器运转状况的信息;结合RF标签,可以方便的统计库存量……
医疗领域
在医院, Zigbee网络可以帮助医生及时准确地收集急诊病人的信息和检查结果,快速准确的作出诊断。戴有Zigbee终端的患者可以得到24小时的体温、脉搏监控;配有Zigbee终端的担架可以遥控电梯门的开关……
在医院,时间就是生命,Zigbee网络可以帮助医生和患者争取每一秒的时间。
3.未来的发展方向
2004年底成立之初到2006年中,Zigbee联盟自已经自最初的13家公司发展到有全球150多家知名厂商加盟的商业团体。在众多厂商的追捧之下,Zigbee技术呈现出蓬勃的发展态势。
未来的Zigbee,将向着以下几个方面发展:
更廉价、更省电
根据最新的信息,一节电池工作3年的Zigbee产品已经面世。在日本的神户机场,所有Zigbee节点仅仅依靠一小块太阳能电池板供电。而随着应用的不断增加,更大的产量必然导致更低廉的价格。
IPv6和Zigbee的结合
IPv6拥有巨大的地址空间,可以为每一个Zigbee节点分配一个全球唯一的网络地址,同时提供安全的通信保障和优良的QoS保证。IPv6和Zigbee的结合是一个必然趋势。走在国内通信领域前沿的科技型企业--上海爱吉信息技术有限公司,在IPv6协议栈开发和Zigbee嵌入式产品的研发上都取得了相当的成果。在最近的东京嵌入式产品展示会上,爱吉公司的Zigbee体温脉搏感知手表得到了与会者的极大肯定。
可以预见,在未来的几年之内,Zigbee产品将以各种各样的方式走向我们,成为我们工作生活中不可或缺的一部分。
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