韓嘯

摘要：該文介紹了ZigBee技術(shù)特點及其優(yōu)勢，分析說明了ZigBee協(xié)議棧及ZigBee自組織網(wǎng)絡(luò)通信方式， 最后展望了ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：ZigBee；協(xié)議棧；傳感網(wǎng)；無線個域網(wǎng)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）22-5180-02

1 概述

傳感網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展所經(jīng)歷的幾個階段和對應(yīng)的模式分別是：

1） 自動控制：計算機(jī)+智能器件；

2） 傳感網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)+傳感器；

3） ZigBee：網(wǎng)絡(luò)+傳感器+通信協(xié)議，是一種無線個域網(wǎng)。

多信道的無線通信裝置+微控制器，集成在芯片上封裝。具體就是8位微處理器與射頻收發(fā)模塊封裝，接上電阻、電容、晶振，加上A/D、D/A、I/O接口和控制電路，（也有把這些器件都封裝在一起的），再加上相應(yīng)的無線通信（協(xié)議棧）和開發(fā)的應(yīng)用軟件。這實際上是一種智能控制節(jié)點，也就是無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點[1]。WPAN技術(shù)有3種主要公開的標(biāo)準(zhǔn)，即藍(lán)牙、WiMedia與ZigBee [2]。此3種WPAN標(biāo)準(zhǔn)分別相當(dāng)于IEEE 802.15.1、IEEE 802.15.3a與IEEE 802.15.4。目前藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于短距離無線語音傳輸；WiMedia主要應(yīng)用方向為短距離無線多媒體傳輸；而ZigBee較適用于低耗電與低數(shù)據(jù)量的的短距離無線傳輸。（IEEE，即Institute of Electrical and Electronics Engineers ，電氣和電子工程師協(xié)會）

2 ZigBee協(xié)議棧

ZigBee協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)模型如下表1所示[3]。

ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)，是建立在ZigBee協(xié)議棧的基礎(chǔ)上的，協(xié)議棧采用分層的結(jié)構(gòu)協(xié)議分層的目的是為了使各層相對獨立，每一層都提供一些服務(wù)，服務(wù)由協(xié)議定義，程序員只需關(guān)心與他的工作直接相關(guān)的那些層的協(xié)議，它們向高層提供服務(wù)，并由低層提供服務(wù)。在ZigBee協(xié)議棧中，PHY、MAC層位于最低層，且與硬件相關(guān)；NWK、APS， APL層以及安全層建立在PHY和MAC層之上，并且完全與硬件無關(guān)。分層的結(jié)構(gòu)脈絡(luò)清晰、一目了然，給設(shè)計和調(diào)試帶來極大的方便。ZigBee自組織網(wǎng)絡(luò)通信方式，指的就是動態(tài)路由。ZigBee網(wǎng)絡(luò)層主要支持兩種路由算法[4]：樹路由和網(wǎng)狀網(wǎng)路由。樹路由把整個網(wǎng)絡(luò)看作是以協(xié)調(diào)器為根的一棵樹，而協(xié)調(diào)器的子節(jié)點可以是路由器和末端節(jié)點。

由于ZigBee技術(shù)特點，它具有的技術(shù)優(yōu)勢有：低功耗、低成本、低速率、近距離、短時延、高容量、高安全、免執(zhí)照頻段。

3 ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景

1） 在工業(yè)領(lǐng)域：使得數(shù)據(jù)的自動采集、分析和處理變得更容易。

2） 在精確農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)將可以逐漸轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式。

3） 在家庭和樓宇自動化領(lǐng)域：未來的家庭將會有50～100個支持ZigBee的芯片被安裝在電燈開關(guān)、煙火檢測器、抄表系統(tǒng)、無線報警、安保系統(tǒng)、廚房器械中，為實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制服務(wù)。

4） 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：將借助于各種傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)，正確而且實時地監(jiān)測病人的血壓、體溫和心跳速度等信息。

ZigBee技術(shù)的應(yīng)用除了以上，還有很多方面，比如智能交通、智能建筑、電信、現(xiàn)代物流、消費和家用自動化等等。

4 結(jié)束語

ZigBee技術(shù)在ZigBee聯(lián)盟和IEEE802.15.4的推動下，結(jié)合其他無線技術(shù)，可以實現(xiàn)無所不在的網(wǎng)絡(luò)。它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域有具有巨大的運(yùn)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王小強(qiáng)等.ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012（6）：142-158.

[2] 暴建民等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用導(dǎo)論[M].北京：人民郵電出版社，2011（10）：78-94.

[3] 呂治安.ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008（2）：168-175.

[4] 鐘永峰等.ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2011（3）：126-132.