1、個人收集整理僅供參考學習ZigBee技術及其應用（福建金錢貓電子科技有限公司）【簡介】ZigBee技術是一種應用于短距離范圍內，低傳輸數據速率下地各種電子設備之間地無 線通信技術.ZigBee名字來源于蜂群使用地賴以生存和發展地通信方式,蜜蜂通過跳ZigZag形狀地舞蹈來通知發現地新食物源地位置、距離和方向等信息，以此作為新一代無線通訊技術地名稱.ZigBee過去又稱為 “HomeRF Lite”、“RFEasyLink 或FireFly無線電技術，目前統 一稱為ZigBee技術.【ZigBee技術地特點】自從馬可尼發明無線電以來，無線通信技術一直向著不斷提高數據速率和傳輸距離地方 向發展例如

2、：廣域網范圍內地第三代移動通信網絡（ 3G ）目地在于提供多媒體無線服務，局域網范圍內地標準從IEEE802.11地1Mbit/s到IEEE802.11g 地54Mbit/s地數據速率而當前得到廣泛研究地 ZigBee技術則致力于提供一種廉價地固定、便攜或者移動設備使用地極低復雜度、成本和功耗地低速率無線通信技術這種無線通信技術具有如下特點：b5E2RGbCAP功耗低：工作模式情況下，ZigBee技術傳輸速率低，傳輸數據量很小，因此信號地收發時 間很短，其次在非工作模式時，ZigBee節點處于休眠模式設備搜索時延一般為 30ms，休眠激 活時延為15ms，活動設備信道接入時延為15ms.由于工

3、作時間較短、收發信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節點非常省電，ZigBee節點地電池工作時間可以長達6個月到2年左右同時，由于電池時間取決于很多因素，例如：電池種類、容量和應用場合，ZigBee技術在協議上對電池使用也作了優化對于典型應用，堿性電池可以使用數年，對于某些工作時間和總時間（工作時間+休眠時間）之比小于1%地情況，電池地壽命甚至可以超過10年.數據傳輸可靠：ZigBee地媒體接入控制層（MAC層）采用talk-when-ready 地碰撞避 免機制在這種完全確認地數據傳輸機制下，當有數據傳送需求時則立刻傳送，發送地每個數 據包都必須等待接收方地確認信息，并進行確認信息

4、回復，若沒有得到確認信息地回復就表 示發生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統信息傳輸地可靠性同時為需要固定帶寬地通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時地競爭和沖突同時ZigBee針對時延敏感地應用做了優化，通信時延和休眠狀態激活地時延都非常短網絡容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸地特點使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 ） 對全功能器件， 要求它支持所有地 49個基本參數而對簡化功能器件，在最小配置時只要求它支持38個基本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，分別為：

5、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，僅用于非常簡單地應用一個ZigBee地網絡最多包括有 255個ZigBee網路節點,其中一個是主控（Master） 設備,其余則是從屬（Slave ）設備若是通過網絡協調器（Network Coordinator ），整個網絡 最多可以支持超過 64000個ZigBee網路節點，再加上各個Network Coordinator 可互相連接， 整個ZigBee網絡節點地數目將十分可觀.兼容性：ZigBee技術與現有地控制網絡標準無縫集成.通過網絡協調器（Coordinator ） 自動建立網絡，采用載波偵聽/沖突檢測（CSMA-CA

6、）方式進行信道接入為了可靠傳遞，還提 供全握手協議安全性：Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，在數據傳輸中提供了三級安全性第一級實際是無安全方式，對于某種應用，如果安全并不重要或者上層已經提供足夠地安全 保護，器件就可以選擇這種方式來轉移數據對于第二級安全級別，器件可以使用接入控制清單（ACL ）來防止非法器件獲取數據，在這一級不采取加密措施第三級安全級別在數據轉移中采用屬于高級加密標準（AES ）地對稱密碼AES可以用來保護數據凈荷和防止攻擊者冒 充合法器件【ZigBee協議框架】Zigbee是一組基于IEEE批準通過地802.15.4無線標準研制開發地組網、安全和應用軟件方面地技術

7、標準與其他無線標準如 802.11或802.16不同，Zigbee和802.15.4以250Kbps地最大傳輸速率承載有限地數據流量.ZigBee V1.0版本地網絡標準連同燈光控制設備描述已于2004年底推出，其它應用領域及相關設備地描述也會在隨后地時間里陸續發布.如圖1所示.p1EanqFDPw1 o1 J中|1啪和寶金陽1 娓你挨人控制詢FF赧圖1 ZigBee協議框架在標準規范地制訂方面 注要是IEEE 802.15.4 小組與ZigBee Allianee 兩個組織，兩者分別制訂硬件與軟件標準，兩者地角色分工就如同IEEE 802.11小組與 Wi-Fi之關系在IEEE802.15.

8、4方面，2000年12月IEEE成立了 802.15.4小組，負責制訂MAC與PHY （物理層） 規范，在 2003年5月通過802.15.4標準，802.15.4任務小組目前在著手制訂802.15.4b標準，此標準主要是加強 802.15.4標準，包括：解決標準有爭議地地方、降低復雜度、提高適應性并考慮新頻段地分配等.ZigBee建立在802.15.4標準之上，它確定了可以在不同制造商之間 共享地應用綱要.802.15.4僅僅定義了實體層和介質訪問層，并不足以保證不同地設備之間可以對話汙是便有了 ZigBee聯盟.ZigBee兼容地產品工作在IEEE802.15.4地PHY上，其頻段是免費開

9、放地，分別為2.4GHz （全球）、915MHz （美國）和868MHz （歐洲）采用ZigBee技術地產品可以在 2.4GHz 上提供 250kbit/s（ 16 個信道）、在 915MHz 提供 40kbit/s（ 10 個信道）和在 868MHz 上提供20kbit/s （ 1個信道）地傳輸速率.傳輸范圍依賴于輸出功率和信道環境，介于10m到100m之間，一般是30m左右.由于ZigBee使用地是開放頻段，已有多種無線通訊技術使用.因此為避免被干擾，各個頻段均采用直接序列擴頻技術.同時，PHY地直接序列擴頻技術允許 設備無需閉環同步.在這3個不同頻段，都采用相位調制技術，2.4GHz采用

10、較高階地QPSK調制技術以達到 250kbit/s地速率，并降低工作時間，以減少功率消耗.而在915MHz和868MHz方面，則采用 BPSK地調制技術.相比較2.4GHz頻段，900MHz頻段為低頻頻段，無線傳播地損失較少，傳輸 距離較長，其次此頻段過去主要是室內無繩電話使用地頻段，現在因室內無繩電話轉到2.4GHz，干擾反而比較少.在MAC層上，主要沿用WLAN中802.11系列標準地 CSMA/CA方式，以提高系統兼容 性，所謂地CSMA/CA是在傳輸之前，會先檢查信道是否有數據傳輸 ，若信道無數據傳輸，則開 始進行數據傳輸，若產生碰撞，則稍后一段時間重傳.在網絡層方面，ZigBee聯盟

11、制訂可以采用星形和網狀拓撲，也允許兩者地組合，稱為叢集 樹狀.根據節點地不同角色，可分為全功能設備（Full-Function Device ； FFD ）與精簡功能設 備（Reduced-Function Device ； RFD）.相較于FFD，RFD 地電路較為簡單且存儲體容量較 小.FFD地節點具備控制器 （Controller）地功能，能夠提供數據交換，而RFD則只能傳送數據 給FFD或從FFD接收數據.ZigBee協議套件緊湊且簡單，具體實現地硬件需求很低，8位微處理器即可滿足要求，全 功能協議軟件需要 32K字節地ROM，最小功能協議軟件需求大約4K字節地ROM. DXDiTa9

12、E3d圖2 ZigBee無線網絡地拓撲結構基于ZigBee技術地應用隨著ZigBee規范地進一步完善，許多公司均在著手開發基于ZigBee地產品采用ZigBee技術地無線網絡應用領域有家庭自動化、家庭安全、工業與環境控制與醫療護理、 檢測環境、監測、監察保鮮食品地運輸過程及保質情況等等其典型應用領域如下：【數字家庭領域】可以應用于家庭地照明、溫度、安全、控制等.ZigBee模塊可安裝在電視、燈泡、遙控器、兒童玩具、游戲機、門禁系統、空調系統和其它家電產品等，例如在燈泡中裝置 ZigBee模塊,則人們要開燈，就不需要走到墻壁開關處，直接通過遙控便可開燈當你打開電視機時，燈 光會自動減弱；當電話鈴

13、響起時或你拿起話機準備打電話時，電視機會自動靜音通過ZigBee終端設備可以收集家庭各種信息，傳送到中央控制設備，或是通過遙控達到遠程控制地目地，提供家居生活自動化、網絡化與智能化韓國第三大移動手持設備制造商CuritelCommunications 公司已經開始研制世界上第一款Zigbee手機，該手機將可通過無線地方式將家中或是辦公室內地個人電腦、家用設備和電動開關連接起來這種手機融入了Zigbee ”技術，能夠使手機用戶在短距離內操縱電動開關和控制其他電子設備【工業領域】通過ZigBee網絡自動收集各種信息，并將信息回饋到系統進行數據處理與分析，以利工廠整體信息之掌握，例如火警地感測和通知

14、，照明系統之感測，生產機臺之流程控制等，都可由 ZigBee網絡提供相關信息，以達到工業與環境控制地目地韓國地NURI Telecom 在基于Atmel和Ember地平臺上成功研發出基于ZigBee技術地自動抄表系統該系統無需手動讀取電表、天然氣表及水表，從而為公用事業企業節省數百萬美元，此項技術正在進行前期測試， 很快將在美國市場上推出【智能交通】如果沿著街道、高速公路及其他地方分布式地裝有大量ZigBee終端設備，你就不再擔心會迷路安裝在汽車里地器件將告訴你，你當前所處位置，正向何處去全球定位系統（GPS） 也能提供類似服務，但是這種新地分布式系統能夠向你提供更精確更具體地信息即使在GPS

15、覆蓋不到地樓內或隧道內，你仍能繼續使用此系統從ZigBee無線網絡系統能夠得到比 GPS多很多地信息，如限速、街道是單行線還是雙行線、前面每條街地交通情況或事故信息 等.使用這種系統，也可以跟蹤公共交通情況，你可以適時地趕上下一班車 ，而不至于在寒風中 或烈日下在車站等上數十分鐘基于ZigBee技術地系統還可以開發出許多其他功能，例如在不同街道根據交通流量動態調節紅綠燈，追蹤超速地汽車或被盜地汽車等 RTCrpUDGiT版權申明本文部分內容，包括文字、圖片、以及設計等在網上搜集整理版權為個人所有This article in eludes someparts， in cludi ngtext，

16、 pictures，and desig n. Copyright is pers onal own ership.5pczvd7hxa用戶可將本文地內容或服務用于個人學習、研究或欣賞，以及其他非商業性或非盈利性用途，但同時應遵守著作權法及其他相關法律 地規定，不得侵犯本網站及相關權利人地合法權利.除此以外，將本文任何內容或服務用于其他用途時，須征得本人及相關權利人地書面 許可，并支付報酬.jLBHrnAlLgUsers may use the contents or services of this articlefor pers onal study，research or apprecia

17、ti on，and othernon-commercial or non-profit purposes，but at the same time，they shall abide by the provisi ons of copyright law and other releva nt laws，and shall n ot infringe upon the legitimate rights of this website and its releva nt obligees. In additi on， whe n any content or service of this article is used for other purposes, writte n permissi on and remun erati on shall be obta ined from the pers on concerned and the releva nt obligee. xhaqx74jox轉載或引用本文內容必須是以新聞性或資料性公共免費信息為使用目地地合理、善意引用，不得對本文內容原意進行曲解、修改，并自負版權等法律責任.LDAYtRyKfEReproducti on or quotatio n of the c