【技術(shù)分享】物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)詳解① — ZigBee簡介

ZigBee是無線通信中最重要的無線協(xié)議之一，在各種物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。那么ZigBee究竟是什么？它都有著什么特點，又適用于何種場景？本系列文章將為大家揭開ZigBee技術(shù)的神秘面紗。

??ZigBee的由來

ZigBee這個名字來源于蜜蜂（Bee）的Zig-Zag舞，這種舞蹈是蜜蜂群體之間一種簡單高效的交流方式。當(dāng)蜜蜂發(fā)現(xiàn)食物會返回蜂巢，通過舞蹈向同伴分享位置、方向、距離等信息。

ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要應(yīng)用于距離近、功耗低且傳輸速率不高的各種設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee的基礎(chǔ)是IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)只定義了物理層協(xié)議和MAC層協(xié)議，ZigBee聯(lián)盟在此基礎(chǔ)上對其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層和API進行了標(biāo)準(zhǔn)化，還開發(fā)了安全層。經(jīng)過ZigBee聯(lián)盟對IEEE802.15.4的改進，最終形成了ZigBee協(xié)議棧。

??ZigBee的特點

ZigBee技術(shù)有以下主要特點：

低功耗：Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備工作周期較短，收發(fā)信息功率低，并且采用休眠模式，低功耗性能顯著。

短時延：通信延時和從休眠狀態(tài)激活的延時都非常短，設(shè)備搜索延時為30ms，休眠激活延時為15ms，活動設(shè)備信道接入延時為15ms。

低成本：ZigBee協(xié)議棧設(shè)計簡單，協(xié)議免專利費，加之使用的頻段無需付費，所以ZigBee產(chǎn)品的成本較低。

網(wǎng)絡(luò)容量大：一個星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納255個設(shè)備，而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)中理論上可支持65535個節(jié)點。

高可靠性：ZigBee采取了碰撞避免策略，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭與沖突。MAC層采取了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)。

高安全：ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了AES-128加密算法，各個應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。

致遠(yuǎn)電子推出的ZM21系列ZigBee模塊支持MESH組網(wǎng)，休眠模式下電流僅有5.0uA，低功耗性能優(yōu)越，工作溫度范圍為-40~85℃，可適用于多種工業(yè)應(yīng)用場合。

??ZigBee的工作頻段

ZigBee工作在以下三個頻段：

2.4GHz頻段：該頻段為全球通用頻段，分為16個信道，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為250Kbps；915MHz頻段：該頻段僅在美洲地區(qū)使用，分為10個信道，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為40Kbps；868MHz頻段：該頻段僅在歐洲地區(qū)使用，僅有1個信道，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為20Kbps；