【文章內容簡介】 抗干擾性能明顯高于藍牙和 WLAN 技術。 ZigBee 可靠鏈接 ZigBee 技術 RF 物理層上的設計保證了較強的抗干擾能力和通信可靠性； ZigBee 技術在通信協(xié)議上的可靠設計，保證了較強的抗干擾能力和通信可靠性。 ZIGBEE 和藍牙性能比較 表 11 ZIGBEE 和藍牙性能比較 ZIGBEE 藍牙 設備功耗 低功耗，遠遠藍牙功耗 比較高 網絡節(jié)點 65535 個 7 個 傳輸距離 12020m+ 110m 設備成本 低成本，高可靠 成 本高 應用范圍 采集、控制數(shù)據傳輸 語音、圖象傳輸 ZIGBEE 和 FSK 電臺性能比較 表 12 ZIGBEE 和 FSK 電臺性能比較 ZIGBEE FSK 電臺 無線頻段 免費頻段 國家非開放頻段 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 調制方式 DSSS 擴頻通信 FSK 頻移鍵控方式 抗干擾能力 很好 不如 ZIGBEE 頻點串擾 頻點間距大，無串擾 不同頻段間可能串擾 符合標準 ZIGBEE、 .4 國際標準 無統(tǒng)一標準 組網性能 星型、樹型、 MESH 網狀網 星型、樹型，一般無路由能力 ZIGBEE 與 WLAN 共存 ZIGBEE 和 WLAN 共同工作在 的頻段，利用 ZIGBEE 的 1 25 和 26 信道，可有效避免與 802 .11b 的信 11 信道的相互干擾 此外，符合下列條件之一的無線通信應用都可以考慮采用 ZigBee 技術：設備間距較小；不需要很高的數(shù)據吞吐量和連續(xù)的狀態(tài)更新；設備體積很小，不容許放置較大的充電電池和電源模塊；只能使用一次性電池，或無法頻繁更換電池或反復充電；需要覆蓋的范圍較大，網絡內需要容納的設備較多，網絡主要用于監(jiān)測或控制。 ZigBee 是一項新興的短距離無 線通信技術，在協(xié)議制定時就專門針對大網絡擴充性和省電所設計 [19]，同時，它已經被業(yè)界認同為傳感器網絡的基本通信組件，保證了 ZigBee 獨立的生存空間。 由圖 11 可知，主要的無線技術主要集中在 1Mbps 以上的速率，新的標準還在追求更高的速率，而 ZigBee 技術恰恰是填補低速率端無線通信技術的空缺，與其他標準在應用上幾乎無交叉。在實際應用環(huán)境中，低速率、低成本的無線通信在自動控制、無線傳感器網絡、家居自動化、門禁系統(tǒng)等諸多領域更貼近日常生活，具有廣泛的市場，因此在該設計中我們選用了 ZigBee 技術。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 1 0 1 0 0 a * 1 0 0 a * 1 0 0 0Z i g B e e ( 8 0 2 . 1 5 . 4 )藍 牙 （ 8 0 2 . 1 5 . 1 ）W i F i （ 8 0 2 . 1 1 a 、 8 0 2 . 1 1 b 、 8 0 2 . 1 1 g ）W i M a x （ 8 0 2 . 1 6 ）無 線 U S BU W B ( 8 0 2 5 . 1 5 . 3 a )1 1 0 ~ 1 0 0 04 8 07 01 ~ 5 40 . 0 2 ~ 0 . 0 5速 率 / M b p s 圖 11 幾種無線通信技術的速率和距離比較 的發(fā)展前景 及應用 zigbee 的發(fā)展前景 從 2020 年起開始嶄露頭角的 ZigBee 低功耗無線傳輸技術，在當時曾經引起市場上的廣泛注意。然而，幾年過去，此一市場并未如當初所預期的快速成長。盡管受限于標準制訂、價格、技術未臻成熟的多項因素影響，ZigBee 技術本身的獨特性與應用領域，仍是有可讓人期待的前景。在臺灣地區(qū)，雖然缺乏知名大廠的帶頭投入，但是近來仍是有不少業(yè)者在默默耕耘 ，開發(fā)各種的 ZigBee 應用，希望能等待時機，為此一尚未起飛的市場做好準備。 ZigBee 是一種低功耗無線傳輸技術，其特色是網絡擴充性極強，可透過連結形成龐大的智能網絡。從 2020 年被正式納入 IEEE 標準規(guī)范后， 2020 年起便有 Freescale、 TI、 ST、 NEC、 Ember、 Jennic、 Oki、Renesas 等廠商推出相關芯片產品，而國內也有達盛電子 (UBEC)投入ZigBee 的芯片開發(fā)。 ZigBee 最吸 引人 的特 性， 就在 于低 功耗 、低 成本 與網 狀網 絡洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 (Mesh Network)的拓樸架構，一臺主機可同時對應到 6 萬 4 千多個終端設備。由于 ZigBee 的市場定位明確，主要鎖定包括大樓自動化、工業(yè)、醫(yī)療及家庭自動化等領域，能夠利用這樣的無線感測網絡 (WSN)來進行溫度、濕度、燈光等環(huán)境偵測，進而拓展在日常生活中的多種應用方式。也因此，在 ZigBee 標準剛浮上臺面之初，的確吸引了不少市場的目光。許多市場研究公司也大力看好這項技術的發(fā)展前景。 例如，在 2020 年底，市場研究公司 NSR 曾發(fā)布報告指出，首批具備ZigBee 功能的產品將于 2020 年第一季在北美、歐洲和亞太地區(qū)展開， 該機構并預估，到 2020 年，全球將可望部署 億個 ZigBee 組件，成長非?？焖?。同樣地，市調機構 InStat 也曾在 2020 年發(fā)布新聞指出， “ 五年內， ZigBee 成長將超過 200%。 ” 然而，從幾年前的那股熱潮，到現(xiàn)在 ZigBee 的發(fā)展似乎不如當初的預期。就在今年初，同樣也是 InStat，卻發(fā)布了一份 ‘ZigBee 發(fā)展前景難以預料 ” 的報告。報告指出，雖然整體 ZigBee 節(jié)點與芯片出貨量將會從2020 年的 500 萬個，到 2020 年成長到 億個，而且最近在自動電表領域獲得了新的關注，但是由于競爭 技術多，它在家電市場得到普及的可能性低，前景未定。 盡管幾經起伏，國內仍有一些業(yè)者在進行 ZigBee 相關應用的開發(fā)，先行試探市場對于此一技術的接受度與反應，等待市場機會的到來。 已投入 ZigBee 應用開發(fā)兩年多時間的世和數(shù)字科技公司，該公司技術長陳智盛表示，投入 ZigBee 主要是因為符合其母公司世正開發(fā)公司對于智能型建筑的需求， “ 我們認為對于辦公室、家庭住宅的管理自動化、安全性、節(jié)能等各方面需求，未來將會持續(xù)成長。而 ZigBee 的無線感測網絡、低耗電特性，在定位、溫 /濕度感測方面的應用，會有 很大的商機。 ” 目前，世和已經在內湖一個 1000 多坪的社區(qū)中，建置 ZigBee 定位與門禁管理系統(tǒng)，同時也將在南港軟件園區(qū)第三期工程中，建置包括一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度的環(huán)境品質感知系統(tǒng)，利用 ZigBee 感測點偵測環(huán)境數(shù)據，以及其約 200K 的數(shù)據傳輸特性，希望能達到自動調節(jié)環(huán)境品質的目標。此外，它也與相關業(yè)者開發(fā)智能型照護產品。 而去年才開始進行 ZigBee 模塊與系統(tǒng)軟件開發(fā)的勝浤科技，該公司項洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 目經理趙正義表示， “ZigBee 的應用非常多元，常常我們解釋完此技術的特性，許多客戶就能提出不 同的應用方式，市場對于此技術的興趣程度，的確是在增加中。 ” 當然，他也提到，之前臺灣曾有一家知名的無線通訊業(yè)者投入，但是最后卻宣告棄守。此市場由于標準仍缺乏互通性、量不夠大、實際部署時的穩(wěn)定度、可靠度與耗電效能等尚需提升等多方面因素，還是有一些困難需要克服。 趙正義認為，開發(fā) ZigBee 應用的主要核心技術是在軟件，對于價格因素，他倒是覺得目前一個感測點約 1000 元臺幣的價格，對某些特定的先期應用來說，應該已經是可以接受的范圍。 目前勝浤已經在某政府機構進行機房安全管制的 ZigBee 應 用部署測試，趙正義表示，不管是工業(yè)自動化、醫(yī)院資產管理、自動超表、電器遙控等，目前都有客戶表示興趣，并在接洽中。 近幾年來積極在國內推廣 ZigBee 應用的資策會網絡多媒體研究所，其環(huán)境感知與控制技術中心組長洪志宏表示，雖然目前整個產業(yè)尚未起來，但是國內還是有許多公司在進行相關產品、應用的開發(fā)。他說， “ 雖然目前投入的廠家大都以中小型業(yè)者為主，但仍有一些知名的家電以及網通正在默默的進行，或許要等到時機更成熟一點，才會有更公開的動作。 ” 盡管如此，經過 3~4 年的推廣，洪志宏表示，已有多家廠商技術移 轉了資策會開發(fā)的 ZigBee stack，進行產品開發(fā)，不管是在社區(qū)、家庭、醫(yī)療照護等各方面，都已經有了實際的產品推出。 舉例來說，睿盛科技已經推出 ZigBee 網關器，試圖拓展 ‘ 智能化居住空間 ’ 的商機。此外，像是泰博科技也開發(fā)出內建 ZigBee 傳感器的血壓計、血糖計，希望將 ZigBee 應用在醫(yī)療照護應用上。 針對 ZigBee 市場進展的緩慢，他認為， “ 除了價格因素外，軟件開發(fā)的門檻高，業(yè)者缺乏自主的 stack 技術，這些都是影響 ZigBee 實際部署的原因。 ” 洪志宏解釋說，雖然目前 ZigBee 芯片的報價大概是 4 美元左右，但是由于數(shù)量不高，真正到應用端的 ZigBee 模塊通常都要約千元臺幣，這樣價格除非是特定應用，否則市場難以接受。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 但是，就好象是雞生蛋蛋生雞的問題一樣，市場沒有起來，模塊價格自然也掉不下來。他指出，其實就硬件技術來看，市場上的芯片都已經就緒，最大的問題在于軟件 stack 開發(fā)上的問題。 “ 當然有些半導體業(yè)者會提供 stack，但都不是非常完備的，業(yè)者還是得依照應用需求，自行進行修改與測試。這一部分的門檻，是臺灣導入 ZigBee 應用的最大瓶頸。 ” “ 另一方面， ZigBee 鎖定的是類似大樓 /工業(yè)自動化等應用，需要更專業(yè)的系統(tǒng)整合 (SI)廠商能夠將這項技術導入到相關的應用中。但是，我們現(xiàn)在有芯片方案、有模塊廠商，但還沒有 SI 業(yè)者能將這個產業(yè)鏈串起來，開發(fā)更好的應用，將 ZigBee 產品帶到客戶端，這些都是目前市場上欠缺的。 ” zigbee 的應用 上面介紹了 ZigBee 的一些技術優(yōu)勢，也談到了不足之處，目前有些說法把它跟其它他的無線技術，如 WiFi、 Bluetooth、 RFID、 NFC 等等進行類比，說某種技術不如另一種，甚至說某種技術要取代另一種，這樣的說法是片面 的。作為一種低速率的短距離無線通信技術， ZigBee 有其自身的特點，因此應該有為它量身定做的應用，盡管在某些應用方面可能和其他技術重疊。下面就來簡單看看 ZigBee 可能的一些應用，包括智能家庭、工業(yè)控制、自動抄表、醫(yī)療監(jiān)護、傳感器網絡應用和電信應用。 智能家庭：家里可能都有很多電器和電子設備，如電燈、電視機、冰箱、洗衣機、電腦、空調等等，可能還有煙霧感應、報警器和攝像頭等設備，以前我們最多可能就做到點對點的控制，但如果使用了 ZigBee 技術，可以把這些電子電器設備都聯(lián)系起來，組成一個網絡，甚至可以通過網關連 接到 Inter，這樣用戶就可以方便的在任何地方監(jiān)控自己家里的情況，并且省卻了在家里布線的煩惱。 工業(yè)控制：工廠環(huán)境當中有大量的傳感器和控制器，可以利用 ZigBee技術把它們連接成一個網絡進行監(jiān)控，加強作業(yè)管理，降低成本。 自動抄表：抄表可能是大家比較熟悉的事情，像煤氣表、電表、水表等等，每個月或每個季度可能都要統(tǒng)計一下讀數(shù)，報給煤氣、電力或者供水公司，然后根據讀數(shù)來收費?，F(xiàn)在在大多數(shù)地方還是使用人工的方式來進行抄表，逐家逐戶的敲門，很不方便。而 ZigBee 可以用于這個領域，利洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 用傳感器把表的讀數(shù)轉化為數(shù) 字信號，通過 ZigBee 網絡把讀數(shù)直接發(fā)送到提供煤氣或水電的公司。使用 ZigBee 進行抄表還可以帶來其它好處，比如煤氣或水電公司可以直接把一些信息發(fā)送給用戶，或者和節(jié)能相結合，當發(fā)現(xiàn)能源使用過快的時候可以自動降低使用速度。 醫(yī)療監(jiān)護：電子醫(yī)療監(jiān)護是最近的一個研究熱點。在人體身上安裝很多傳感器，如測量脈搏、血壓，監(jiān)測健康狀況，還有在人體周圍環(huán)境放置一些監(jiān)視器和報警器，如在病房環(huán)境，這樣可以隨時對人的身體狀況進行監(jiān)測，一旦發(fā)生問題，可以及時做出反應，比如通知醫(yī)院的值班人員。這些傳感器、監(jiān)視器和報警器，可以通過 ZigBee 技術組成一個監(jiān)測的網絡，由于是無線技術，傳感器之間不需要有線連接，被監(jiān)護的人也可以比較自由的行動，非常方便。 傳感器網絡應用：傳感器網絡也是最近的一個研究熱點，像貨物跟蹤、建筑物監(jiān)測、環(huán)境保護等方面都有很好的應用前景。傳感器網絡要求節(jié)點低成本、低功耗，并且能夠自動組網、易于維護、可靠性高。 ZigBee 在組網和低功耗方面的優(yōu)勢使得它成為傳感器網絡應用的一個很好的技術選擇。 電信應用：在 2020 年初的時候，意大利電信就宣布她研發(fā)了一種集成了 ZigBee 技術的 SIM 卡，并命名為“ ZSIM” [5]。其實這 種 SIM 卡只是把ZigBee 集成在電信終端上的一種手段。而 ZigBee 聯(lián)盟也在 2020 年 4 月發(fā)布新聞，說聯(lián)盟的成員在開發(fā)電信相關的應用 [6]。如果 ZigBee 技術真得