ZigBee简介及特点分析 -
[导读]Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。它有自
Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很低的功耗，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，因此它们的通信效率非常高。最后，这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技术如WiMax收集。
本文引用地址: http://www.21ic.com/app/rf/201111/96924.htm
Zigbee的基础是IEEE802.15.4(如下图1所示)，这是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network，PAN)工作组的一项标准，被称作IEEE802.15.4(Zigbee)技术标准。
Zigbee不仅只是802.15.4的名字。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟对其网络层协议和API进行了标准化(如下图2所示)。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。Zigbee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。
Zigbee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布，它们将加盟“Zigbee联盟”，以研发名为“Zigbee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。
到目前为止，除了Invensys、三菱电子、摩托罗拉和飞利浦等国际知名的大公司外，该联盟大约已有20多家成员企业，并在迅速发展壮大。其中涵盖了半导体生产商、IP服务提供商、消费类电子厂商及OEM商等，例如Honeywell、Eaton和Invensys Metering Systems等工业控制和家用自动化公司，甚至还有像Mattel之类的玩具公司。所有这些公司都参加了负责开发Zigbee物理和媒体控制层技术标准的IEEE 802.15.4工作组。
根据Zigbee联盟目前的设想，Zigbee的目标市场主要有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子宠物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域。
政府的计划给了Zigbee更多的空间，显示了对其无比的信心。据报道，美国能源部已经决定雇佣Honeywell International Inc.公司，希望通过使用Zigbee传感器能够在钢铁、铝以及其他六个行业中将这些能源的成本降低15%。通过安装在Alcoa，Dow Chemical，以及ExxonMobil等公司管道系统中传感器，实时追踪监测产品生产过程中的气体使用情况。
Zigbee技术的主要特点包括以下几个部分:
数据传输速率低:只有10k字节/秒到250k字节/秒，专注于低传输应用;
功耗低:在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月到2年，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这也是Zigbee的支持者所一直引以为豪的独特优势;
成本低:因为Zigbee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。且Zigbee协议免收专利费。
时延短:通常时延都在15毫秒至30毫秒之间;
安全:Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时可以灵活确定其安全属性;
网络容量大:每个Zigbee网络最多可支持255个设备，也就是说，每个Zigbee设备可以与另外254台设备相连接;
优良的网络拓扑能力:ZigBee具有星、树和丛网络结构的能力。ZigBee设备实际上具有无线网路自愈能力,能简单地覆盖广阔围;
有效范围小:有效覆盖范围10～75米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境;
工作频段灵活:使用的频段分别为2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)，均为免执照频段。
更重要的是，预测未来6到7年内，家庭用户将占有Zigbee2/3的市场。在可以预期的将来，Zigbee无线传感将切实改变你我的生活。
不过，电路也有一些局限性。首先，它只能接受单极的输入电压，这可能限制它在某些应用中的使用。其次，最小电阻值为R1的值加上晶体管的最小导通电阻。其它限制因素包括：运放漂移、R2和R3的值，以及输入电压都影响着电路的线性度，但此电路仍能以低成本元件获得高性能。根据运放的输入电压范围，该电路需要外接一个双电源。图2给出了测试与完成的电路，它用一只电位计改变等效电阻，功率晶体管不需要散热器。
为理解电路的工作原理，假定运放为理想运放，R2与R3的总电阻超过大功率电阻的阻值(未显示)。R2与R3构成一个分压器，提供一个输出电压，如下式：
运放维持一个电压，使R1的电压等于基准电压，通过R1的电流为：
将第一个公式代入第二个公式，得：
如果忽略通过R2与R3的电流，则R1的电流等于输入电流，如下式：
此公式表明在输入电流与输入电压之间存在一个线性关系。因此，P1与P2之间的电路就起到一只电阻的作用。于是公式变为：
其中，k=(R2+R3)/R2是一个大于1的因数，它乘以R1。改变R2或R3变量，可以使电路成为一只可变电阻。采用适当的晶体管与R1，再加上剩余的元件，其成本也小于一只可变电位计，而功耗差不多。
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