智能家居的ZigBee全面详解 zigbee是什么意思

ZigBee是无线通信中最重要的无线协议之一,在各种物联网通信领域中得到广泛应用 。那么ZigBee究竟是什么?它都有着什么特点,又适用于何种场景?本系列文章将为大家揭开ZigBee技术的神秘面纱 。
ZigBee的由来
ZigBee这个名字来源于蜜蜂(Bee)的Zig-Zag舞,这种舞蹈是蜜蜂群体之间一种简单高效的交流方式 。当蜜蜂发现食物会返回蜂巢,通过舞蹈向同伴分享位置、方向、距离等信息 。
ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通信技术,主要应用于距离近、功耗低且传输速率不高的各种设备之间的数据传输 。ZigBee的基础是IEEE802.15.4标准 。IEEE802.15.4标准只定义了物理层协议和MAC层协议,ZigBee联盟在此基础上对其网络协议层和API进行了标准化,还开发了安全层 。经过ZigBee联盟对IEEE802.15.4的改进,最终形成了ZigBee协议栈 。

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图1 ZigBee技术应用遍布全球
ZigBee的特点
ZigBee技术有以下主要特点:
  1. 低功耗:Zigbee网络节点设备工作周期较短,收发信息功率低,并且采用休眠模式,低功耗性能显著 。
  2. 短时延:通信延时和从休眠状态激活的延时都非常短,设备搜索延时为30ms,休眠激活延时为15ms,活动设备信道接入延时为15ms 。
  3. 低成本:ZigBee协议栈设计简单,协议免专利费,加之使用的频段无需付费,所以ZigBee产品的成本较低 。
  4. 网络容量大:一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳255个设备,而且网络组成灵活 。网状结构的ZigBee网络中理论上可支持65535个节点 。
  5. 高可靠性:ZigBee采取了碰撞避免策略,避开了发送数据的竞争与冲突 。MAC层采取了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息,如果传输过程中出现问题可以进行重发 。
  6. 高安全:ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-128加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性 。
致远电子ZM21系列ZigBee模块支持MESH组网,休眠模式下电流仅有5.0uA,低功耗性能优越,工作温度范围为-40~85℃,可适用于多种工业应用场合 。
ZM21系列ZigBee模块
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ZigBee的工作频段
ZigBee工作在以下三个频段:
  • 2.4GHz频段:该频段为全球通用频段,分为16个信道,最大数据传输速率为250Kbps;
  • 915MHz频段:该频段仅在美洲地区使用,分为10个信道,最大数据传输速率为40Kbps;
  • 868MHz频段:该频段仅在欧洲地区使用,仅有1个信道,最大数据传输速率为20Kbps;

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