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[導讀]為增進大家對Zigbee的瞭解,本文將對Zigbee技術的優點和缺點加以介紹。

Zigbee協議在物聯網領域具備重要應用,採用Zigbee網絡協議,可以在短距離內進行很好的網絡傳輸。前文中,小編對Zigbee網絡進行了概述。為增進大家對Zigbee的瞭解,本文將對Zigbee技術的優點和缺點加以介紹。如果你對Zigbee具有興趣,不妨繼續往下閲讀哦。

一、Zigbee概述

ZigBee協議適應無線傳感器的低花費、低能量、高容錯性等的要求。Zigbee的基礎是IEEE 802.15.4。但IEEE僅處理低級MAC層和物理層協議,因此Zigbee聯盟擴展了IEEE,對其網絡層協議和API進行了標準化。Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無線網絡技術。主要用於近距離無線連接。它有自己的協議標準,在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。

Zigbee是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術,它是一種介於無線標記技術和藍牙之間的技術方案。它有自己的無線電標準,在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很少的能量以接力的方式通過無線電波將數據從個傳感器傳到另一個傳感器,所以它們的通信效率非常高。

Zigbee的基礎是IEEE802.15.4這是EEE無線個人局域網(PAN, Personal area network)工作組的一項標準,被稱作IEEE802.15.4( Zigbee)技術標準。

二、ZigBee技術優點

1、低功耗:工作模式下,ZigBee技術的傳輸速率低,傳輸數據量很小,因此信號的收發時間很短。其次,在非工作模式情況下,ZigBee的節點處於休眠狀態。設備搜索延遲一般為30ms,休眠激活時延為15ms,活動設備接入信道時延為15 ms。由於工作時間較短,收發信息功耗較低且採用了休眠模式,使得ZigBee節點非常省電。ZigBee節點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右,對於某些佔空比(工作時間/(工作時間+休眠時間))小於1%的應用,電池的壽命甚至可以超過十年。相比較藍牙僅能工作數週,WIFI僅可工作數小時。

2、低成本:通過大幅簡化協議,降低了對節點存儲和計算能力的要求,。根據研究以8051的8位微控制器測算,全功能設備需要32K的代碼,精簡功能只需要4KB的代碼,而且ZigBee協議專利免費。

3、低速率:ZigBee工作在20-250kbit/s的較低速率,分別提供250kbit/s(2.4GHz)、40kbit/s(915MHz)和20kbit/s(868MHz)的原始數據吞吐率,能夠滿足低速率傳輸數據的應用要求。

4、近距離:ZigBe設備點對點的傳輸範圍一般介於10-100米之間。在增加射頻發射功率後,傳輸範圍可增加到1-3km。如果通過路由和節點間的轉發,傳輸距離可以更遠。

5、短時延:ZigBee響應速度較快,一般從睡眠轉入工作狀態只需要15ms。節點連接進入網絡只需30ms,進一步節省了電能。相比較藍牙需要3-10秒,WIFI需要3秒。

6、網絡容量大:ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使得它非常適宜支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件:全功能器件(FFD)和簡化功能器件(RFD)。對於全功能器件,要求它支持所有的49個參數。而對於簡化功能器件,在最小配置時只要求他支持38個參數。一個全功能器件可以與簡化功能器件和其他全功能器件通話,可以按3種方式工作,分別是個域網協調器、協調器或器件。而簡化功能器件只能與全功能器件通話,僅用於非常簡單的應用。一個ZigBee的網絡節點最多包括有255個ZigBee網絡節點,其中有一個是主控(Master)設備,其餘則是從屬(Slove)設備。若是通過網絡協調器(Network Coordinator),整個網絡可以支持超過64000個ZigBee網絡節點,再加上各個網絡協調器可以相互連接,整個ZigBee的網絡節點的數目將是十分可觀。

7、高安全:ZigBee提供了數據完整性檢查和鑑權功能。在數據傳輸過程中提供了三級安全性。第一級實際是無安全方式,對於某種應用,如果安全並不重要或者上層已經提供了足夠的安全保護,器件就可以選擇這種方式來轉移數據。對於第二級的安全級別,器件可以使用接入控制清單(ACL)來防止非法器件來獲取數據,在這一級不採取加密措施。第三級安全級別在數據傳輸過程中,採用AES的對稱密碼。AES可以用來保護數據淨荷和防止攻擊者冒充合法用户。

8、免執照頻段:ZigBee設備物理層採用工業、科學、醫療(ISM)頻段。

9、數據傳輸可靠:ZigBee的媒質傳入控制層(MAC層)採用talk-when-ready的碰撞避免機制。在這種完全確認的數據傳輸機制下,當有數據傳送需求時則立刻發送,發送的每個數據分組都必須等待接收方的確認消息,並進行確認信息回覆。若沒有得到確認信息的回覆就表示發生了衝突,將重傳一次。採用這種方法可以提高系統信息傳送的可靠性。ZigBee為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙,避免了發送數據時競爭和衝突。同時,ZigBee針對時延敏感的應用做了優化,通信時延和休眠狀態激活的時延都非常短。

三、ZigBee技術缺點

1、成本:目前ZIGBEE芯片出貨量比較大的TI公司,芯片其成本均在2~3美金左右,再考慮到其他外圍器件和相關2.4G射頻器件,成本難以低於10美金,針對智能家居這種成本敏感而有需要大量節點的家用設備,其成本頗為尷尬。

2、通信穩定性:目前國內Zigbee技術主要採用ISM頻段中的2.5G頻率,其衍射能力弱,穿牆能力弱。家居環境中,即使是一扇門,一扇窗,一堵非承重牆,也會讓信號大打折扣。當然,有些廠家會使用射頻功放,對2.5G信號進行放大,但是這樣會造成額外的輻射污染,同時也和ZIGBEE低功耗,節能的初衷背道而馳。

3、自組網能力:Zigbee技術的主要特點是支持自組網能力強,自恢復能力強,因此,對於井下定位,停車場車位定位,室外温濕度採集,污染採集等應用非常具有吸引力。然而,對於智能家居的應用場景中,開關,插座,窗簾的位置一旦固定,一直不變,自組網的優點也就不復存在,但是自組網所耗費的時間和資源卻依舊高昂。

以上便是此次小編帶來的“Zigbee”相關內容,通過本文,希望大家對Zigbee網絡的優點和缺點具備一定的瞭解。如果你喜歡本文,不妨持續關注我們網站哦,小編將於後期帶來更多精彩內容。最後,十分感謝大家的閲讀,have a nice day!

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