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      1、引言

       隨著通信技術的快速發展，短距離無線通信技術已經成為通信技術中的一大熱點。各種網絡終端的出現、工業控制的自動化和家庭的智能化等都迫切需要一種具備低成本、近距離、低功耗、組網能力強等優點的無線互聯標準，Zigbee就是在這樣的背景下應運而生的。Zigbee聯盟成立于2001年8月。2002年下半年，英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司和荷蘭飛利浦半導體公司共同宣布，將加盟“Zigbee聯盟”來研發下一代無線通信標準“Zigbee”。這一標準主要用于近距離無線連接，適合承載數據流量較小的工業控制、醫用設備控制、汽車自動化、農業自動化和消費性電子設備等。

    2、Zigbee技術

    （1）Zigbee與IEEE802.15.4

        Zigbee是基于IEEE802.15.4無線標準研制開發的關于組網、安全和應用軟件等方面的技術標準。Zigbee技術并不是完全獨立、全新的標準，它的物理層、MAC層采用了IEEE802.15.4協議標準。

    IEEE802.15.4標準是由IEEE無線個人局域網（PAN）工作組制定的。這一標準旨在為低能耗的簡單設備提供有效覆蓋范圍在10m左右的低速率連接，可廣泛用于交互玩具、庫存跟蹤監測等應用領域。IEEE802.15.4工作在工業科學醫療（ISM）頻段，定義了兩個物理層，即2.4GHz頻段物理層和868MHz（歐洲）/915 MHz（北美）頻段物理層。在802.15.4標準中，總共分配了27個具有三種速率的信道：在2.4 GHz頻段有16個速率為250 kbit/s的信道，在915 MHz頻段有10個40 kbit/s的信道，在868 MHz頻段有1個20 kbit/s的信道。

        Zigbee聯盟在IEEE802.15.4物理層、MAC層的基礎上，對其網絡層協議和應用程序接口（API）進行了標準化，并對安全層進行了開發。完整的Zigbee協議套件由高層應用規范、應用會聚層、網絡層、數據鏈路層和物理層組成。應用匯聚層是把不同的應用映射到Zigbee網絡上，主要包括安全屬性設置和多個業務數據流的匯聚等功能；網絡層則可實現網絡的自組織和自維護，從而降低了網絡的維護成本。Zigbee協議構架如圖1所示。

    圖1 Zigbee協議構架

    （2）Zigbee的特點

       Zigbee技術在短距離無線通信領域有著較大的優勢，這主要是它的自身特點決定的。Zigbee的特點如下。

      低功耗：在低功耗待機狀態下，兩節五號干電池可使用6～24個月，從而免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。

      短時延：Zigbee的響應速度快，一般從休眠轉入工作狀態只需要15ms，節點接入網絡只需30ms，進一步節省了電能。

      低速率：Zigbee工作在20～250kbit/s的較低速率，滿足低速率數據傳輸的要求。

      近距離：有效覆蓋范圍為10～100m，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環境。

    低成本：Zigbee簡單而緊湊的協議大大降低了其對通信控制的要求，而且Zigbee免協議專利費。

       大容量：Zigbee可采用星狀、片狀和網狀網絡結構，最多可組成65000個節點的大網。

      高安全性：Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權能力，采用AES-128加密算法。

       免執照頻段：采用直接序列擴頻在工業科學醫療（ISM）頻段，2.4GHz（全球）、915MHz（美國）、868MHz（歐洲）。

    （3）Zigbee與藍牙技術的比較

       Bluetooth（藍牙）技術是一種無線數據與通信的開放性標準，它基本上只是設計作為有線的替代品。藍牙也工作在2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術。它可以在不充電的情況下工作幾周，但無法工作幾個月，更不可能達到幾年。一般情況下，藍牙同一時間只能處理8個設備，如果更多的話，通信速率將顯著下降。