关于zigbee传输形式的探讨

        ZigBee的应用范围和蓝牙、WIFI一样，随着物联网的发展会得到逐渐扩大，本文对ZigBee的概念和使用特点进行了归纳和总结。

　　ZigBee的概念

　　ZigBee是一种基于IEEE802.15.4的低功耗、低传输速率、架构简单的短距离无线通信技术，它在自动控制领域的应用正越来越引起业界的瞩目。

　　Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。可以说是一种小的动物通过简捷的方式实现“无线”的沟通。人们借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术，亦包含寓意。

　　Zigbee技术并不是完全独有、全新的标准。它的物理层、MAC层和链路层采用了IEEE802.15.4(无线个人区域网)协议标准，但在此基础上进行了完善和扩展。其网络层、应用会聚层和高层应用规范(API)由Zigbee联盟进行了制定。

　　ZigBee的使用特点

　　1. 功耗低：工作模式情况下，ZigBee技术传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，ZigBee节点处于休眠模式。设备搜索时延一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee节点非常省电，ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。

　　2. 数据传输可靠：ZigBee的媒体接入控制层(MAC层)采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻传送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。

　   3. 网络容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网路节点，其中一个是主控(Master)设备，其余则是从属(Slave)设备。若是通过网络协调器(Network Coordinator)，整个网络最多可以支持超过64000个ZigBee网路节点，再加上各个Network Coordinator可互相连接，整个ZigBee网络节点的数目将十分可观。

　   4. 兼容性：ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器(Coordinator)自动建立网络，采用载波侦听/冲突检测(CSMA-CA)方式进行信道接入。为了可靠传递，还提供全握手协议。

　　5. 安全性：Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。

　　ZigBee的技术性能

　　1、ZigBee频带和数据传输率

　　ZigBee 无线可使用的频段有3 个，分别是2.4GHz 的 ISM 频段、欧洲的868MHz 频段、以及美国的 915MHz 频段，而不同频段可使用的信道分别是16 、 1 、 10 个;

　　ZigBee 在中国采用2.4G 的 ISM 频段，是免申请和免使用费的频率，在2.4G 的频段上具有 16 个信道，带宽为250K。

　　2、短程无线网络标准

　　ZigBee 和 802.15.4 标准都适合于低速率数据传输，最大速率为250K，与其他无线技术比较，适合传输距离相对较近;ZigBee 无线技术适合组建WPAN 网络，就是无线个人设备的联网，对于数据采集和控制信号的传输是非常合适的。它的应用定位就是低速率、复杂网络、低功耗和低成本应用。

　　ZigBee网络设备类型

　　1. 网络协调器：

　　包括所有的网络消息，是 3 种设备类型中最复杂的一种，存储容量最大、计算机能力强。发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、 寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。

　　2. 全功能设备(FFD)：

　　可以担任网络协调者，形成网络，让其它的 FFD 或是RFD连结，FFD 具备控制器的功能，可提供信息双向传输。

　　附带由标准指定的全部 802.15.4 功能和所有特征

　　更多的存储器、计算机能力可使其在空闲时起网络路由作用。

　　也可能做终端设备

　　3. 精简功能设备(RFD)：

　　RFD 只能传送信息给 FFD 或从 FFD 接收信息。

　　附带有限的功能来控制成本和复杂性

　　在网络中通常用作终端设备。

　　ZigBee相对简单的实现自然节省了费用。

　　RFD 由于省掉了内存和其他电路，降 低了ZigBee部件成本，而简单的 8 位处理器和小协议栈也有助于降低成本。

       ZigBee凭借其在安全和功耗等的优势现已在多项应用中得到了应用，在物联网的数据传输方面，现在也已经出现了新的传输方式，优化传输的安全性和传输效率。