【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 式的增長(zhǎng) ， 單是看看歐美知名廠商大肆宣傳通用分組無(wú)線業(yè)務(wù) (GPRS)的勁頭 ， 似乎也能讓人感到下一代移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用時(shí)代的即將來(lái)臨 。 將在 99年底或是 2023年初開(kāi)啟的通用分組無(wú)線業(yè)務(wù) GPRS， 作為邁向第三代個(gè)人多媒體業(yè)務(wù)的重要里程碑 ， 將使移動(dòng)通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)合二為一 ， 使 IP業(yè)務(wù)得以引入廣闊的移動(dòng)市場(chǎng) 。 盡管目前移動(dòng)數(shù)據(jù)的使用相對(duì)較少 ，但在某些市場(chǎng)中 ， 不同的用戶群卻正在快速發(fā)展 ， 其推動(dòng)力量主要是在移動(dòng)領(lǐng)域中采用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的商業(yè)市場(chǎng) 。 不論是愛(ài)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(chǎng)的快速成長(zhǎng)來(lái)游說(shuō)運(yùn)營(yíng)商 。 GSM系統(tǒng)的分組移動(dòng)數(shù)據(jù)通信（即 GPRS） 是基本分組無(wú)線業(yè)務(wù)，采用分組交換的方式，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá) 164kb／、它可以給 GSM用戶提供移動(dòng)環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還可以提供收發(fā) Emai Inter例覽等功能。 GPRS是一種新的 GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) ， 它可以給移動(dòng)用戶提供無(wú)線分組數(shù)據(jù)接入服務(wù) 。 GPRS主要是在移動(dòng)用戶和遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) （ 如支持 TCP／ IP、 ） 之間提供一種連接 ， 從而給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線 IP和無(wú)線 。 GPRS采用分組交換技術(shù) ， 它可以讓多個(gè)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(gè)時(shí)隙都用來(lái)傳送數(shù)據(jù) ， 那么數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用 。 當(dāng)然在信道充足的條件下 ， 可以把一些信道定義 GPRS專(zhuān)用信道 。 要實(shí)現(xiàn) GPRS網(wǎng)絡(luò)，需要在傳統(tǒng)的 GSM網(wǎng)絡(luò)中引入新的網(wǎng)絡(luò)接口和通信協(xié)議。目前 GPRS網(wǎng)絡(luò)引入 GSN（ GPRS SurportingNode） 節(jié)點(diǎn)。移動(dòng)臺(tái)則必須是 GPRS移動(dòng)臺(tái)或 GPRS／ GSM雙模移動(dòng)臺(tái)。 六 、 GPRS與 GPS 兩者完全不屬于一個(gè)技術(shù)范疇 ， 根本不可相 提并論 。 據(jù)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(shù) ， 用來(lái)確認(rèn)物體的經(jīng)緯度位置 ， 至少十年內(nèi)不會(huì)有比GPS更先進(jìn)的定位技術(shù) 。 而 GPRS意為 “ 通用分組無(wú)線數(shù)據(jù)服務(wù) ” ， 只是一種數(shù)據(jù)傳輸方式 ， 用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)組群 ， 如同發(fā)送手機(jī)短信息 ， 不具備任何定位或防盜搶功能 。 GPRS可說(shuō)是 GPS中的一個(gè)部件 ， 為 GPS技術(shù)應(yīng)用中起到一種傳輸數(shù)據(jù)的功能 。 如 GPS領(lǐng)軍企業(yè) “ 賽格車(chē)圣 ” 的產(chǎn)品 ， 就有幾款是采用 GPRS方式來(lái)傳送數(shù)據(jù) 。 一 、 Zigbee技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí) Zigbee(Zig:之字形 bee:蜜蜂 )是一種新興的短距離 、低速率 、 低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ， 它是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)之間的技術(shù)提案 。 主要用于近距離無(wú)線連接 。它有自己的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn) ， 在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信 。 這些傳感器只需要很低的功耗 ， 以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器 ，因此它們的通信效率非常高 。 主要適合于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域 ， 可以嵌入各種設(shè)備中 ， 同時(shí)支持地理定位功能 。 這個(gè)名字來(lái)源于蜂群使用的賴(lài)以生存和發(fā)展的通信方式 ， 蜜蜂通過(guò)跳 ZigZag(之字形 )形狀的舞蹈來(lái)分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置 、 距離和方向等信息 。 3 ) Zigbee簡(jiǎn)介 簡(jiǎn)單的說(shuō) ， ZigBee是一種高可靠的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò) ， 類(lèi)似于 CDMA (碼分多址 Code Division Multiple Access:基于擴(kuò)頻技術(shù)的一種嶄新而成熟的無(wú)線通信技術(shù) ） 和 GSM網(wǎng)絡(luò) （ 全球移動(dòng)通信系統(tǒng) Global System for Mobile Commnication） ，ZigBee數(shù)傳模塊類(lèi)似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站 。 通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的 75米到幾百米 、 幾公里 ， 并且支持無(wú)線擴(kuò)展 。 Zigbee是一個(gè)由可多到 65000個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類(lèi)似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的 CDMA網(wǎng)（碼分多址 CDMA— Code Division Multiple Access:基于擴(kuò)頻技術(shù)的一種嶄新而成熟的無(wú)線通信技術(shù)）或 GSM網(wǎng) (全球移動(dòng)通信系統(tǒng) GSMGlobal System for Mobile Comummnication)， 每一個(gè) Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類(lèi)似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的 75米，擴(kuò)展后可達(dá)到幾百米，甚至幾公里；另外整個(gè) Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。 例如，你可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在西安監(jiān)控新疆某地的一個(gè) Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)。 不同的是 ， Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要是為 自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立 ， 而移動(dòng)通信網(wǎng)主要是為語(yǔ)音通信而建立；每個(gè)移動(dòng)基站價(jià)值一般都在百萬(wàn)元人民幣以上 ， 而每個(gè) Zigbee“ 基站 ” 卻不到 1000元人民幣 。每個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以與監(jiān)控對(duì)對(duì)象 ， 例如傳感器連接直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控 ， 它還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)資料 。 除此之外 ， 每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) （ FFD） 還可在自己信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi) ，和多個(gè)不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn) （ RFD）無(wú)線連接 。 每個(gè) Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（ FFD和 RFD） 可以可支持多到 31個(gè)的傳感器和受控設(shè)備，每一個(gè)傳感器和受控設(shè)備終可以有 8種不同的接口方式?？梢圆杉蛡鬏敂?shù)字量和模擬量。 二 、 Zigbee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 Zigbee技術(shù)的目標(biāo)就是針對(duì)工業(yè) ， 家庭自動(dòng)化 ， 遙測(cè)遙控 ，汽車(chē)自動(dòng)化 、 農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等 ,例如燈光自動(dòng)化控制 ，傳感器的無(wú)線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控 ， 油田 ， 電力 ， 礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域 。 另外它還可以對(duì)局部區(qū)域內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)例如城市中的車(chē)輛進(jìn)行定位 。 通常 ， 符合如下條件之一的應(yīng)用 ， 就可以考慮采用 Zigbee技術(shù)做無(wú)線傳輸： 1． 需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多； 2． 要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大 ， 而要求設(shè)備成本低； 3． 要求數(shù)據(jù)傳輸可性高 ， 安全性高； 4． 設(shè)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(fù)雜 ， 監(jiān)測(cè)點(diǎn)多 ， 需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋； 7． 現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)； 8． 使用現(xiàn)存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測(cè)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(dòng)目標(biāo)的定位應(yīng) 用。 三 、 Zigbee 技術(shù)的特點(diǎn) :在低耗電待機(jī)模式下 ， 2節(jié) 5號(hào)干電池可支持 1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作 6~24個(gè)月 ， 甚至更長(zhǎng) 。 這是 ZigBee的突出優(yōu)勢(shì) 。 相比較 ， 藍(lán)牙能工作數(shù)周 、 WiFi(Wireless Fidelity 基于 )可工作數(shù)小時(shí) 。 2. 低成本 :通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議（不到藍(lán)牙的 1/10），降低了對(duì)通信控制器的要求，按預(yù)測(cè)分析，以 8051的 8位微控制器測(cè)算，全功能的主節(jié)點(diǎn)需要 32KB代碼，子功能節(jié)點(diǎn)少至 4KB代碼，而且 ZigBee免協(xié)議專(zhuān)利費(fèi)。 :ZigBee工作在 250kbps的通訊速率 ， 滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)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(diǎn)間的距離。如果通過(guò)路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn)。 5. 短時(shí)延 :ZigBee的響應(yīng)速度較快 ， 一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需 15ms， 節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需 30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能 。 相比較 ， 藍(lán)牙需要 3~10s、 WiFi需要 3s。 6. 高容量 :ZigBee可采用星狀 、 片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn) ， 最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理 254個(gè)子節(jié)點(diǎn)；同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理 ， 最多可組成 65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng) 。 7. 高安全 :ZigBee提供了三級(jí)安全模式 ， 包括無(wú)安全設(shè)定 、 使用接入控制清單 (ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) (AES128)的對(duì)稱(chēng)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(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(全球 ) (ISM)頻段。 四 、 Zigbee的發(fā)展前景 Zigbee 技術(shù)和 RFID 技術(shù)在 2023年就被列為當(dāng)今世界發(fā)展最快 ， 市場(chǎng)前景最廣闊的十大最新技術(shù)中的兩個(gè) 。 總之 ， 今后若干年 ， 都將是 Zigbee技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期 。 盡管，國(guó)內(nèi)不少人已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注 Zigbee這們新技術(shù)，而且也有不少單位開(kāi)始涉足 Zigbee技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作，然而，由于 Zigbee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術(shù)，應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)必須和網(wǎng)絡(luò)傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結(jié)合在一起。因而深入理解這個(gè)來(lái)自國(guó)外的新技術(shù)，再組織一個(gè)在這幾個(gè)方面都有豐富經(jīng)驗(yàn)的配套的隊(duì)伍，本身就不是一件容易的事情，因而，到目前為止，國(guó)內(nèi)目前除了成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)有限公司，真正將 Zigbee技術(shù)開(kāi)發(fā)成產(chǎn)品，并成功地用于解決幾個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題而外，尚未見(jiàn)到其它報(bào)道。 五 、 Zigbee 和現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng) （ GPRS， CDMA1X） 的比較 GPRS是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù) (General Packet Radio Service) 1． 無(wú)網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)：使用移動(dòng)網(wǎng)需要長(zhǎng)期支付網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi) ，而且是按節(jié)點(diǎn)終端的數(shù)量計(jì)算的 ， 而 Zigbee沒(méi)有這筆費(fèi)用； 2． 設(shè)備投入低：使用移動(dòng)網(wǎng)需要購(gòu)買(mǎi)移動(dòng)終端設(shè)備 ， 每個(gè)終端的價(jià)格在人民幣 1000元上下 ， 而使用 Zigbee 網(wǎng)絡(luò) ， 不僅 Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊 （ 相當(dāng)于基站 ） 費(fèi)用每只人民幣不到 1000元 ， 而且 ， 主要使用的網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點(diǎn) （ 相當(dāng)于手機(jī) ） 的價(jià)格還要低得多； 3． 通信更可靠：由于現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)主要是為手機(jī)通信而設(shè)計(jì)的 ， 盡管 CDMA1X和 GPRS可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 ， 但實(shí)踐發(fā)現(xiàn) ， 不僅通信數(shù)率比設(shè)計(jì)速率低很多 ， 而且數(shù)據(jù)通信的可靠信也存在一定的問(wèn)題 。 而 Zigbee網(wǎng)絡(luò)則是專(zhuān)門(mén)為控制數(shù)據(jù)的傳輸而設(shè)計(jì)的 ,因而控制數(shù)據(jù)的傳輸具有相當(dāng)?shù)谋ＷC 。 4． 高度的靈活性和低成本：首先 ， 通過(guò)使用覆蓋距離不同 ,功能不同的 Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) ， 以及其它非 Zigbee系統(tǒng)的低成本的無(wú)線收發(fā)模塊 ， 建立起一個(gè) Zigbee局部自動(dòng)化控制網(wǎng) ， （ 這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以是星型 ， 樹(shù)狀 ， 網(wǎng)狀及其共同組成的復(fù)合網(wǎng)結(jié)構(gòu) ） 再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)與遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)相連 ， 從而實(shí)現(xiàn)低成本 ， 高效率的工業(yè)自動(dòng)化遙測(cè)遙控； 5．比起現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)來(lái)，盡管 Zigbee僅僅只是一個(gè)局域網(wǎng)，覆蓋區(qū)域有限，但它卻可以與現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和 其它通信網(wǎng)絡(luò)相連接，將許多 Zigbee局域網(wǎng)相互連成為一個(gè)整體。有效的解決移動(dòng)網(wǎng)的盲區(qū)覆蓋問(wèn)題：我們知道，現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)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(gè)移動(dòng)基站或直放站的費(fèi)用是相當(dāng)可觀的，此時(shí)使用 Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行盲區(qū)覆蓋不僅經(jīng)濟(jì)有效，而且往往 是現(xiàn)在唯一可行手段。 六 、 Zigbee與現(xiàn)有數(shù)傳電臺(tái)的比較 1． 可靠性高：由于 Zigbee模塊的集成度遠(yuǎn)比一般數(shù)傳電臺(tái)高 ， 分離元器件少 ， 因而可靠性更高； 2． 使用方便安全：因?yàn)榧啥雀?， 比起一般數(shù)傳電臺(tái)來(lái) ， 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(yuǎn)距離傳輸模塊 （ 25公里 ） ， 最大發(fā)射電流比一個(gè) CDMA（ 碼分多址 ） 手機(jī)還要小許多 ， 因而很容易集成或直接安放在到設(shè)備之中 ， 不僅使用方便 ， 而且在戶外使用時(shí) ， 不容易受到破壞； 3．抗干擾力強(qiáng)，保密性好，誤碼率低： Zigbee收發(fā)模塊使用的是 直序擴(kuò)頻技術(shù)，比起一般 FSK, ASK和跳頻的數(shù)傳電臺(tái)來(lái)，具有更好的抗干擾能力，和更遠(yuǎn)的傳輸距離；參閱我們網(wǎng)站中有關(guān) CDMA直序擴(kuò)頻技術(shù)的優(yōu)越性討論，和 Cypress公司有關(guān)實(shí) 驗(yàn)報(bào)道。 4． 免費(fèi)頻段： Zigbee使用的是免費(fèi)頻段 ， 而許多數(shù)傳電臺(tái)所使用的頻段不僅需要申請(qǐng) ， 而且每年都需要向國(guó)家無(wú)委會(huì)交納相當(dāng)?shù)念l率使用費(fèi) 。 5．價(jià)格低： Zigbee數(shù)傳模塊的價(jià)格只有具有類(lèi)似功能的數(shù)傳電臺(tái)的幾分之一；(,250kps,35公里距離 DSSS 數(shù)傳模塊每只不到 1000元人民幣 )。 一 、 擴(kuò)頻通信的定義 無(wú) 線 擴(kuò) 頻 通 信 簡(jiǎn) 稱(chēng) 擴(kuò) 展 頻 譜 通 信 ( Spread Spectrum Communication)