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。

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(http://www.zigbee.org)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

 

服务家庭无线开锁应用,ZigBee手机可望2008年面市

“嘀!”的一声,汽车门锁如今可以被非常方便地通过无匙方式打开。而到2008年,通过新兴的ZigBee家庭联网自动化技术,消费者利用手机远在100米的地方就可以实现对居家大门的无线开锁。3月9日,德州仪器(TI)公司在第十二届国际集成电路研讨暨展览会(IIC-China 2007)北京站的展会现场演示了几种利用ZigBee技术实现的家庭应用,如遥控灯光控制和无线开锁等。而在谈及利用手机实现的无线开锁应用时,TI低功耗无线产品部亚洲技术经理李志鸿作出了这样一个预期。

众所周知,TI在约一年前收购了ZigBee技术先锋挪威Chipcon公司,从而补足了TI的射频/无线领域产品系列。两家公司合并之后,整合过程仍在进行之中。

不过,单就ZigBee技术而言,这也是TI在本次北京站IIC展会的一个展示重点。TI上述ZigBee展示中,涉及到一款ZigBee系统级芯片(SoC)——CC2430。李志鸿介绍,这款芯片的尺寸为7×7mm,发射和接收时的功耗仅为约25mA。他表示,目前还没有手机真正地已经集成这款芯片,该公司此也主要也是在作一种概念演示。但他透露,目前已有一些世界知名公司对此非常感兴趣,这些公司与TI的商谈仍在进行之中。经过2007年的进一步培育市场,他以个人名义预计,集成了ZigBee技术的手机将在2008年面市。到那时,消费者就可以在远离家门100米的地方实现无线开锁。而这还只是涉及到1对1的应用,如果加上路由功能,从技术上讲,还可实现远得多的这类应用。

图:TI面向家庭展示的一些无线应用

把脉ZigBee命运:创新应用模式带动下一波发展狂潮!

ZigBee V1.0标准的确立到现在,短短两年多的时间内,ZigBee联盟的队伍迅速壮大。 人们对这个开放的无线网络标准寄予厚望。ZigBee的互操作性以及安全性等优点有目共睹,这个可广泛应用于各个领域的“万能膏药”究竟近况怎样?未来发展如何?带着这样的疑问,我们从第十二届国际集成电路研讨会暨展览会(IIC 2007)上循得一些蛛丝马迹,愿与大家共同分享。

应用创意无限,用市场引导技术发展

作为一项先进的无线网络技术,ZigBee标准提供了网络、安全和应用支持服务,这些服务工作在IEEE 802.15.4媒体存取控制(MAC)和物理层(PHY)无线标准之上 (如图1所示)。另外, ZigBee标准支持多种网络拓扑,包括星型、簇树型(cluster tree)或星/网格混合型网络,这种多元化的网络拓扑结构为该技术的应用发展提供了多种可能。

利用ZigBee低功耗、低成本、低工作周期等优势,在本次IIC上,Freescale向大家展示了许多令人印象深刻的应用,涵盖各个领域,其中不乏一些极具新意的应用,Freescale亚洲区无线连接运营部市场经理邝景亮介绍说,Freescale推出了一套可应用于学校管理的解决方案,将ZigBee网络节点设置在学生校牌上,并在如操场、教室、礼堂、停车场等地方安置路由器,老师就可以很方便的了解到学生所在位置,在维护学校秩序的同时,可以起到事故防范等作用,目前该方案已有商家开始应用。用与该方案相同的原理,ZigBee网络在医院监护、监狱监管以及煤矿工作等领域都可以发挥很大的作用。除此之外,ZigBee还可以广泛应用于家庭联网控制、无线自动抄表、楼宇自动化、工业以及个人健康维护等方面(如图2所示)。

图1。

自2006年2月收购Chipcon以来,德州仪器(TI)也在ZigBee领域深耕不懈。本次IIC上,TI展示了其先进的ZigBee应用模式,尤其在家庭联网自动化方面,TI规划了一些有意思的应用蓝图。例如,将ZigBee系统级芯片集成到手机中,实现100米内无线开启家门等应用。在TI的展台上,我们还看见了该公司推出的CC2430 ZigBee新品。

来自韩国的厂商Radio Pulse也在此次展会上展示了其ZigBee技术开发实力,该公司在单芯片解决方案上做足功夫,其MANGO-MG2400集成了RF收发器电路、8051核等,Radio Pulse最新产品MANGO-MG2450则增加了语音加密技术,各方面性能均有进一步提升。

此外,我们在本次IIC展会上还见到了亚信电子等厂商的ZigBee相关产品。各大、小厂商产品从桥接器、单芯片到整体解决方案遥相呼应,共同打造完整产业链,力推ZigBee的发展。

图2。

研发队伍壮大迅速,ZigBee明天会更好

任何标准从出台到应用红火,都需要一个很长期的发展过程,比如蓝牙。ZigBee的发展当然也不例外。而应用是推动技术发展的理由与动力。在本次IIC上,我们欣喜的看到,ZigBee不仅在工业方面发挥着作用,它还在民用领域与人们的生活息息相关。ZigBee的发展,势必从各个方面影响着人们的生活。

目前,从事ZigBee技术开发的队伍越来越庞大,ZigBee联盟已经有超过200个联盟成员,成员遍布全球,并持续发展壮大。为了推动ZigBee的发展,ZigBee联盟表示将开发出更多规范,并力推更多产品面世。ZigBee联盟已经为该技术找到了许多用武之地,在众多领先的半导体厂家的大力推动下,我们有理由相信,ZigBee的腾飞就在不远的明天!

ZigBee的12大应用

上网时间:2007年03月01日

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1. 监控照明、HVAC和写字楼安全。
2. 配合传感器和激励器对制造、过程控制、农田耕作、环境及其它区域进行工业监控。
3. 带负载管理功能的自动抄表(AMR),这可使得地产管理公司削减成本和节省电气能源。
4. 对油气生产、运输和勘测进行管理、控制、数据采集及其它遥感勘测。
5. 家庭监控照明、HVAC、安全和其它系统。
6. 对病患、设备及设施进行医疗和健康监控。
7. 军事应用,包括战场监视和机器人控制。
8. 汽车应用,配合传感器网络报告汽车所有系统的状态。
9. 消费电子应用,对玩具、游戏机、电视、立体音响、DVD播放机和其它家电设备进行遥控。
10. 应用于计算机外设,如鼠标、键盘、游戏控制器及打印机。
11. 有源RFID应用,例如电池供电标签,它可用于产品运输、产品跟踪、存储较大物品和财产管理。
12. 基于互联网的设备之间的机器对机器通信(M2M)。

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