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zigbee是什么意思(Zigbee技术的应用领域有哪些)

发布时间:2021-01-10 09:41:26 作者:编辑 栏目:推荐 阅读量:()

基础知识:ZigBee是什么意思?

Zigbee:全新无线网络数据通信技术

Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的,Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全,可广泛应用于各种自动控制领域。

Zigbee的由来:

在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,......而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年中通过后,于2004正式问世了。

Zigbee是什么:

Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网,每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。

不同的是,Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个Zigbee"基站"却不到1000元人民币;每个Zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料; 除此之外,每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

每个Zigbee网络节点(FFD和RFD)可以可支持多到31个的传感器和受控设备,每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。

Zigbee技术的应用领域:

Zigbee技术的目标就是针对工业,家庭自动化,遥测遥控,汽车自动化、农业自动化和医疗护理等,例如灯光自动化控制,传感器的无线数据采集和监控,油田,电力,矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。(成都西谷曙光数字技术公司的专利技术)。

通常,符合如下条件之一的应用,就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输:

1. 需要数据采集或监控的网点多;

2. 要求传输的数据量不大,而要求设备成本低;

3. 要求数据传输可性高,安全性高;

4. 设备体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块;

5. 电池供电;

6. 地形复杂,监测点多,需要较大的网络覆盖;

7. 现有移动网络的覆盖盲区;

8. 使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。

9. 使用GPS效果差,或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。

Zigbee 技术的特点:

省电:两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间可靠:采用了碰撞避免机制,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;节点模块之间具有自动动态组网的功能,信息在整个Zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息传输的可靠性、时延短:针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。

网络容量大:可支持达65000个节点。

安全:ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的AES-128。

高保密性:64位出厂编号和支持AES-128加密

Zigbee的发展前景:

Zigbee技术和RFID 技术在2004年就被列为当今世界发展最快,市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道,你只需在百度,或GOOGLE搜索栏中键入"Zigbee",你就会看到大量的有关报道。总之,今后若干年,都将是Zigbee技术飞速发展的时期。

Zigbee技术在我国的应用情况:

尽管,国内不少人已经开始关注Zigbee这们新技术,而且也有不少单位开始涉足Zigbee技术的开发工作,然而,由于Zigbee 本身是一种新的系统集成技术,应用软件的开发必须和网络传输,射频技术和底层软硬件控制技术结合在一起。因而深入理解这个来自国外的新技术,再组织一个在这几个方面都有丰富经验的配套的队伍,本身就不是一件容易的事情,因而,到目前为止,国内目前除了成都西谷曙光数字技术有限公司,真正将Zigbee技术开发成产品,并成功地用于解决几个领域的实际生产问题而外,尚未见到其它报道。

Zigbee 和现有移动网(GPRS,CDMA-1X)的比较:

1. 无网络使用费:使用移动网需要长期支付网络使用费,而且是按节点终端的数量计算的,而Zigbee没有这笔费用;

2. 设备投入低:使用移动网需要购买移动终端设备,每个终端的价格在人民币1000元上下,而使用Zigbee 网络,不仅Zigbee网络节点模块(相当于基站)费用每只人民币不到1000元,而且,主要使用的网络子节点(相当于手机)的价格还要低得多;

3. 通信更可靠:由于现有移动网主要是为手机通信而设计的,尽管CDMA-1X和GPRS可以进行数据通信,但实践发现,不仅通信数率比设计速率低很多,而且数据通信的可靠性也存在一定的问题。而Zigbee网络则是专门为控制数据的传输而设计的,因而控制数据的传输具有相当的保证。

4. 高度的灵活性和低成本:首先,通过使用覆盖距离不同,功能不同的Zigbee网络节点,以及其它非Zigbee系统的低成本的无线收发模块,建立起一个Zigbee局部自动化控制网,(这个网络可以是星型,树状,网状及其共同组成的复合网结构)再通过互联网或移动网与远端的计算机相连,从而实现低成本,高效率的工业自动化遥测遥控;

5. 比起现有的移动网来,尽管Zigbee仅仅只是一个局域网,覆盖区域有限,但它却可以与现有的移动网,互联网和其它通信网络相连接,将许多Zigbee局域网相互连成为一个整体。有效的解决移动网的盲区覆盖问题:我们知道,现有移动网络在许多地方存在盲区,特别是铁路,公路,油田,矿山等野外,更是如此。而增加一个移动基站或直放站的费用是相当可观的,此时使用Zigbee网络进行盲区覆盖不仅经济有效,而且往往是现在唯一可行手段。

Zigbee与现有数传电台的比较: 1.可靠性高:由于Zigbee模块的集成度远比一般数传电台高,分离元器件少,因而可靠性更高;

2.使用方便安全:因为集成度高,比起一般数传电台来,Zigbee收发模块体积可以做得很小,而且功耗低,例如成都西谷公司远距离传输模块(2-5公里),最大发射电流比一个CDMA手机还要小许多,因而很容易集成或直接安放在到设备之中,不仅使用方便,而且在户外使用时,不容易受到破坏;

3. 抗干扰力强,保密性好,误码率低:Zigbee收发模块使用的是2.4G 直序扩频技术,比起一般FSK, ASK和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力,和更远的传输距离;

4. 免费频段:Zigbee使用的是免费频段,而许多数传电台所使用的频段不仅需要申请,而且每年都需要向国家无委会交纳相当的频率使用费。

5. 价格低: Zigbee数传模块的价格只有具有类似功能的数传电台的几分之一;(2.4G,250kps,3-5公里距离DSSS 数传模块每只不到1000元人民币)

怎样利用Zigbee尽快产生效益:

为了让大家能更快更好的将Zigbee技术用于解决不同应用领域的实际问题,而不需要深入了解Zigbee网络本身是如何来工作的,从而大大缩短你系统集成的时间,迅速给你带来实际经济效益。

成都西谷曙光数字技术有限公司专门向用户提供Zigbee无线网络平台的演示/应用套件,和具体应用开发培训。这个套件包括:

1). 5个标准的演示/应用模块(其中一个用作为与计算机相连的网关节点);

2). 电池,天线等附件;

3). Zigbee网络功能演示软件;

4). 每个模块提供两个USART接口;

5). 一个标准的串口通信协议,用于将应用模块与你的计算机和传感器相连。如果我们的标准串口协议不能满足你具体应用的需要,原则上,我们可以根据你的具体要求加以修改。

利用这个套件,你可以完全按照有线网络连接来编制你的应用程序;将实际上的无线网络,当作一个一般的有线网络来加以利用。

这个套件,具有如下演示功能:

1.演示Zigbee网络本身所具有的自动动态组网功能;

2.演示网络中数据传输自动路由,以及数据如何在网络中传输的功能;

3.显示网络无线链路连接状况,以及每个网络节点实际数据传输统计的功能;

4.演示整个网络的多种数据采集功能;

5.演示控制中心对远端网络节点的控制功能;

6.更重要的是,它除了具有如上的演示功能外,它还可用于实际网络布置中检查无线链路连接状况,对现场网络节点的具体布置效果进行评估和调整。

这个套件中的每个模块提供两个USART接口,供用户直接编写自己的应用程序和它用。这样,用户可根据自己实际应用的需要,确定所需的网络节点数量和远端的具体设置后,就可以编写具体应用程序软件。当你的软件开发工作完成后,就可以直接使用我们提供的标准模块进行现场安装设置后,就可以工作了。

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关键字: 应用领域

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