【文章內容簡介】 式的增長 ， 單是看看歐美知名廠商大肆宣傳通用分組無線業(yè)務 (GPRS)的勁頭 ， 似乎也能讓人感到下一代移動數據應用時代的即將來臨 。 將在 99年底或是 2023年初開啟的通用分組無線業(yè)務 GPRS， 作為邁向第三代個人多媒體業(yè)務的重要里程碑 ， 將使移動通信與數據網絡合二為一 ， 使 IP業(yè)務得以引入廣闊的移動市場 。 盡管目前移動數據的使用相對較少 ，但在某些市場中 ， 不同的用戶群卻正在快速發(fā)展 ， 其推動力量主要是在移動領域中采用數據業(yè)務的商業(yè)市場 。 不論是愛立信 、 諾基亞還是阿爾卡特 ， 幾乎所有宣傳 GPRS的廠商都以商業(yè)用戶市場的快速成長來游說運營商 。 GSM系統(tǒng)的分組移動數據通信（即 GPRS） 是基本分組無線業(yè)務，采用分組交換的方式，數據速率最高可達 164kb／、它可以給 GSM用戶提供移動環(huán)境下的高速數據業(yè)務，還可以提供收發(fā) Emai Inter例覽等功能。 GPRS是一種新的 GSM數據業(yè)務 ， 它可以給移動用戶提供無線分組數據接入服務 。 GPRS主要是在移動用戶和遠端的數據網絡 （ 如支持 TCP／ IP、 ） 之間提供一種連接 ， 從而給移動用戶提供高速無線 IP和無線 。 GPRS采用分組交換技術 ， 它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源 。 如果把空中接口上的 TDMA幀中的 8個時隙都用來傳送數據 ， 那么數據速率最高可達164kb／ 8 。 GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用 ， 也可以被 GPRS數據業(yè)務占用 。 當然在信道充足的條件下 ， 可以把一些信道定義 GPRS專用信道 。 要實現 GPRS網絡，需要在傳統(tǒng)的 GSM網絡中引入新的網絡接口和通信協議。目前 GPRS網絡引入 GSN（ GPRS SurportingNode） 節(jié)點。移動臺則必須是 GPRS移動臺或 GPRS／ GSM雙模移動臺。 六 、 GPRS與 GPS 兩者完全不屬于一個技術范疇 ， 根本不可相 提并論 。 據介紹 ， GPS(Global Position System)意為 “ 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) ” ， 是一種定位技術 ， 用來確認物體的經緯度位置 ， 至少十年內不會有比GPS更先進的定位技術 。 而 GPRS意為 “ 通用分組無線數據服務 ” ， 只是一種數據傳輸方式 ， 用來傳遞數據組群 ， 如同發(fā)送手機短信息 ， 不具備任何定位或防盜搶功能 。 GPRS可說是 GPS中的一個部件 ， 為 GPS技術應用中起到一種傳輸數據的功能 。 如 GPS領軍企業(yè) “ 賽格車圣 ” 的產品 ， 就有幾款是采用 GPRS方式來傳送數據 。 一 、 Zigbee技術基礎知識 Zigbee(Zig:之字形 bee:蜜蜂 )是一種新興的短距離 、低速率 、 低功耗無線網絡技術 ， 它是一種介于無線標記技術和藍牙技術之間的技術提案 。 主要用于近距離無線連接 。它有自己的無線電標準 ， 在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信 。 這些傳感器只需要很低的功耗 ， 以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器 ，因此它們的通信效率非常高 。 主要適合于自動控制和遠程控制領域 ， 可以嵌入各種設備中 ， 同時支持地理定位功能 。 這個名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式 ， 蜜蜂通過跳 ZigZag(之字形 )形狀的舞蹈來分享新發(fā)現的食物源的位置 、 距離和方向等信息 。 3 ) Zigbee簡介 簡單的說 ， ZigBee是一種高可靠的無線數傳網絡 ， 類似于 CDMA (碼分多址 Code Division Multiple Access:基于擴頻技術的一種嶄新而成熟的無線通信技術 ） 和 GSM網絡 （ 全球移動通信系統(tǒng) Global System for Mobile Commnication） ，ZigBee數傳模塊類似于移動網絡基站 。 通訊距離從標準的 75米到幾百米 、 幾公里 ， 并且支持無線擴展 。 Zigbee是一個由可多到 65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺，十分類似現有的移動通信的 CDMA網（碼分多址 CDMA— Code Division Multiple Access:基于擴頻技術的一種嶄新而成熟的無線通信技術）或 GSM網 (全球移動通信系統(tǒng) GSMGlobal System for Mobile Comummnication)， 每一個 Zigbee網絡數傳模塊類似移動網絡的一個基站，在整個網絡范圍內，它們之間可以進行相互通信；每個網絡節(jié)點間的距離可以從標準的 75米，擴展后可達到幾百米，甚至幾公里；另外整個 Zigbee網絡還可以與現有的其它的各種網絡連接。 例如，你可以通過互聯網在西安監(jiān)控新疆某地的一個 Zigbee控制網絡。 不同的是 ， Zigbee網絡主要是為 自動化控制數據傳輸而建立 ， 而移動通信網主要是為語音通信而建立；每個移動基站價值一般都在百萬元人民幣以上 ， 而每個 Zigbee“ 基站 ” 卻不到 1000元人民幣 。每個 Zigbee 網絡節(jié)點不僅本身可以與監(jiān)控對對象 ， 例如傳感器連接直接進行數據采集和監(jiān)控 ， 它還可以自動中轉別的網絡節(jié)點傳過來的數據資料 。 除此之外 ， 每一個Zigbee網絡節(jié)點 （ FFD） 還可在自己信號覆蓋的范圍內 ，和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節(jié)點 （ RFD）無線連接 。 每個 Zigbee網絡節(jié)點（ FFD和 RFD） 可以可支持多到 31個的傳感器和受控設備，每一個傳感器和受控設備終可以有 8種不同的接口方式?？梢圆杉蛡鬏敂底至亢湍M量。 二 、 Zigbee技術的應用領域 Zigbee技術的目標就是針對工業(yè) ， 家庭自動化 ， 遙測遙控 ，汽車自動化 、 農業(yè)自動化和醫(yī)療護理等 ,例如燈光自動化控制 ，傳感器的無線數據采集和監(jiān)控 ， 油田 ， 電力 ， 礦山和物流管理等應用領域 。 另外它還可以對局部區(qū)域內移動目標例如城市中的車輛進行定位 。 通常 ， 符合如下條件之一的應用 ， 就可以考慮采用 Zigbee技術做無線傳輸： 1． 需要數據采集或監(jiān)控的網點多； 2． 要求傳輸的數據量不大 ， 而要求設備成本低； 3． 要求數據傳輸可性高 ， 安全性高； 4． 設備體積很小 ， 不便放置較大的充電電池或者電源模塊； 5． 電池供電； 6． 地形復雜 ， 監(jiān)測點多 ， 需要較大的網絡覆蓋； 7． 現有移動網絡的覆蓋盲區(qū)； 8． 使用現存移動網絡進行低數據量傳輸的遙測遙控系統(tǒng) 。 9．使用 GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動目標的定位應 用。 三 、 Zigbee 技術的特點 :在低耗電待機模式下 ， 2節(jié) 5號干電池可支持 1個節(jié)點工作 6~24個月 ， 甚至更長 。 這是 ZigBee的突出優(yōu)勢 。 相比較 ， 藍牙能工作數周 、 WiFi(Wireless Fidelity 基于 )可工作數小時 。 2. 低成本 :通過大幅簡化協議（不到藍牙的 1/10），降低了對通信控制器的要求，按預測分析，以 8051的 8位微控制器測算，全功能的主節(jié)點需要 32KB代碼，子功能節(jié)點少至 4KB代碼，而且 ZigBee免協議專利費。 :ZigBee工作在 250kbps的通訊速率 ， 滿足低速率傳輸數據的應用需求 。 4. 近距離 :傳輸范圍一般介于 10～ 100m之間，在增加 RF發(fā)射功率后，亦可增加到 1~3km。 這指的是相鄰節(jié)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。 5. 短時延 :ZigBee的響應速度較快 ， 一般從睡眠轉入工作狀態(tài)只需 15ms， 節(jié)點連接進入網絡只需 30ms，進一步節(jié)省了電能 。 相比較 ， 藍牙需要 3~10s、 WiFi需要 3s。 6. 高容量 :ZigBee可采用星狀 、 片狀和網狀網絡結構 ，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點 ， 最多一個主節(jié)點可管理 254個子節(jié)點；同時主節(jié)點還可由上一層網絡節(jié)點管理 ， 最多可組成 65000個節(jié)點的大網 。 7. 高安全 :ZigBee提供了三級安全模式 ， 包括無安全設定 、 使用接入控制清單 (ACL)防止非法獲取數據以及采用高級加密標準 (AES128)的對稱密碼 ， 以靈活確定其安全屬性 。 8. 免執(zhí)照頻段 :采用直接序列擴頻在工業(yè)科學醫(yī)療(全球 ) (ISM)頻段。 四 、 Zigbee的發(fā)展前景 Zigbee 技術和 RFID 技術在 2023年就被列為當今世界發(fā)展最快 ， 市場前景最廣闊的十大最新技術中的兩個 。 總之 ， 今后若干年 ， 都將是 Zigbee技術飛速發(fā)展的時期 。 盡管，國內不少人已經開始關注 Zigbee這們新技術，而且也有不少單位開始涉足 Zigbee技術的開發(fā)工作，然而，由于 Zigbee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術，應用軟件的開發(fā)必須和網絡傳輸，射頻技術和底層軟硬件控制技術結合在一起。因而深入理解這個來自國外的新技術，再組織一個在這幾個方面都有豐富經驗的配套的隊伍，本身就不是一件容易的事情，因而，到目前為止，國內目前除了成都西谷曙光數字技術有限公司，真正將 Zigbee技術開發(fā)成產品，并成功地用于解決幾個領域的實際生產問題而外，尚未見到其它報道。 五 、 Zigbee 和現有移動網 （ GPRS， CDMA1X） 的比較 GPRS是通用分組無線業(yè)務 (General Packet Radio Service) 1． 無網絡使用費：使用移動網需要長期支付網絡使用費 ，而且是按節(jié)點終端的數量計算的 ， 而 Zigbee沒有這筆費用； 2． 設備投入低：使用移動網需要購買移動終端設備 ， 每個終端的價格在人民幣 1000元上下 ， 而使用 Zigbee 網絡 ， 不僅 Zigbee網絡節(jié)點模塊 （ 相當于基站 ） 費用每只人民幣不到 1000元 ， 而且 ， 主要使用的網絡子節(jié)點 （ 相當于手機 ） 的價格還要低得多； 3． 通信更可靠：由于現有移動網主要是為手機通信而設計的 ， 盡管 CDMA1X和 GPRS可以進行數據通信 ， 但實踐發(fā)現 ， 不僅通信數率比設計速率低很多 ， 而且數據通信的可靠信也存在一定的問題 。 而 Zigbee網絡則是專門為控制數據的傳輸而設計的 ,因而控制數據的傳輸具有相當的保證 。 4． 高度的靈活性和低成本：首先 ， 通過使用覆蓋距離不同 ,功能不同的 Zigbee網絡節(jié)點 ， 以及其它非 Zigbee系統(tǒng)的低成本的無線收發(fā)模塊 ， 建立起一個 Zigbee局部自動化控制網 ， （ 這個網絡可以是星型 ， 樹狀 ， 網狀及其共同組成的復合網結構 ） 再通過互聯網或移動網與遠端的計算機相連 ， 從而實現低成本 ， 高效率的工業(yè)自動化遙測遙控； 5．比起現有的移動網來，盡管 Zigbee僅僅只是一個局域網，覆蓋區(qū)域有限，但它卻可以與現有的移動網，互聯網和 其它通信網絡相連接，將許多 Zigbee局域網相互連成為一個整體。有效的解決移動網的盲區(qū)覆蓋問題：我們知道，現有移動網絡在許多地方存在盲區(qū)，特別是 鐵路，公路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個移動基站或直放站的費用是相當可觀的，此時使用 Zigbee網絡進行盲區(qū)覆蓋不僅經濟有效，而且往往 是現在唯一可行手段。 六 、 Zigbee與現有數傳電臺的比較 1． 可靠性高：由于 Zigbee模塊的集成度遠比一般數傳電臺高 ， 分離元器件少 ， 因而可靠性更高； 2． 使用方便安全：因為集成度高 ， 比起一般數傳電臺來 ， Zigbee收法模塊體積可以做得很小 ， 而且功耗低 ， 例如成都西谷公司遠距離傳輸模塊 （ 25公里 ） ， 最大發(fā)射電流比一個 CDMA（ 碼分多址 ） 手機還要小許多 ， 因而很容易集成或直接安放在到設備之中 ， 不僅使用方便 ， 而且在戶外使用時 ， 不容易受到破壞； 3．抗干擾力強，保密性好，誤碼率低： Zigbee收發(fā)模塊使用的是 直序擴頻技術，比起一般 FSK, ASK和跳頻的數傳電臺來，具有更好的抗干擾能力，和更遠的傳輸距離；參閱我們網站中有關 CDMA直序擴頻技術的優(yōu)越性討論，和 Cypress公司有關實 驗報道。 4． 免費頻段： Zigbee使用的是免費頻段 ， 而許多數傳電臺所使用的頻段不僅需要申請 ， 而且每年都需要向國家無委會交納相當的頻率使用費 。 5．價格低： Zigbee數傳模塊的價格只有具有類似功能的數傳電臺的幾分之一；(,250kps,35公里距離 DSSS 數傳模塊每只不到 1000元人民幣 )。 一 、 擴頻通信的定義 無 線 擴 頻 通 信 簡 稱 擴 展 頻 譜 通 信 ( Spread Spectrum Communication)