了解ZigBee无线通讯技术的几个关键特点
21ic 2024-06-21

无线通讯技术有很多,目前常用的无线通讯技术包括ZigBee、蓝牙、WiFi等。上篇无线通讯相关文章中,小编对ZigBee无线通讯技术的优势有所阐述。为增进大家对无线通讯技术的认识,本文将对无线通讯技术ZigBee的特点以及应用予以介绍。如果你对无线通讯具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

一、ZigBee无线通讯特点

ZigBee作为一项新型的无线通信技术,其具有传统网络通信技术所不可比拟的优势,既能够实现近距离操作,又可降低能源的消耗。又如,相较于蓝牙等无线通信技术,ZigBee无线通信技术可有效降低使用成本, 即便数据处理的速率并不高,然而,值得肯定的是,ZigBee无线通信技术更为便利,可作为众多用户的理想选择。对于ZigBee无线通信技术的特征而言,主要表现为:

其一,ZigBee能源消耗显著低于其他无线通信技术。通常而言,ZigBee开展传输处理过程中对应需求的功率为1MW。倘若ZigBee进入休眠状态,则其所需的功率将更低。通俗来讲,通过为装置有ZigBee的设备配备两节5号电池,该设备便可持续运行超过6个月的时间。


其二,ZigBee研发及使用所需投入的成本偏低。现阶段,ZigBee的成本普遍无需交付专利费。通常情况下,应用ZigBee过程中仅需交付最初的6美元,后续的实际操作便不会产生更高的费用。由此表明,ZigBee的研发及使用成本可为广大用户所接受。

其三, ZigBee具有较高的安全可靠性。 ZigBee可实现十分完备的检测功能,同时在应用ZigBee时需要进行反复的检验流程。如此一来,切实确保了ZigBee的安全可靠性。另外,ZigBee在传输数据过程中可确保数据流的相对平行性,换而言之,ZigBee可为数据提供宽广的传输空间。

详细介绍:

①低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee节点。该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的ZigBee提供电源。

②低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且ZigBee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。

③低速率。ZigBee工作在20~250kbps的速率,分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

④近距离。传输范围一般介于10~100m之间,在增加发射功率后,亦可增加到1~3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

⑤短时延。ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10s、WiFi 需要3 s。

⑥高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网。

⑦高安全。ZigBee提供了三级安全模式,包括安全设定、使用访问控制清单(Access Control List, ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。

⑧免执照频段。使用工业科学医疗(ISM)频段,915MHz(美国), 868MHz(欧洲), 2.4GHz(全球) 。


二、ZigBee无线通讯的应用

ZigBee应用范围非常广泛,可以针对工业自动化、家庭自动化、遥测遥控、汽车自动化、农业自动化和医疗护理、油田、电力、矿山和物流管理等应用领域。

实际应用举例如下:照明控制、环境控制、自动读表系统、各类窗帘控制、烟雾传感器、医疗监控系统、大型空调系统、内置家居控制的机顶盒及万能遥控器、暖气控制、家 庭安防、工业和楼宇自动化。

当然,符合以下条件的短距离通信也可以考虑应用ZigBee:

(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)要求数据传输可靠性高,安全性高;

(4)要求设备体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块;

(5)可以用电池供电;

(6)地形复杂,监测点多,需要较大的网络覆盖;

(7)对于那些现有的移动网络的盲区进行覆盖;

(8)已经使用了现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。

但是目前ZigBee已经展示出了非凡的应用价值,相信随着相关技术的发展和推进,一定会得到更大的应用。

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