【導讀】evenpossible.beingZigBee-related.lowpower,lowcost,androbustness.

　　

【正文】 輸 產(chǎn)生沖突 。 那么 采用 標準的 ZigBee使用 CSMA / CA（載波偵聽多址接入沖突避免）技術， ZigBee節(jié)點使用 CSMA / CA本質 上采取 的是監(jiān) 聽先于 通 話的方式，看是否有無線電通信已經(jīng) 進行 。 但是，正如傳感器營銷公司恩貝爾公司副總裁兼 ZigBee聯(lián)盟的副主席 Venkat Bahl所指出的 ，這不是一個首選的方法。 “監(jiān)聽消耗更多的電能” ， Bahl 說， “ 我們不喜歡這樣做。 ” 當面通信 ZigBee 和 通訊的另一個選擇是 同步 模式，通常 從 睡 眠 模式 醒來 的網(wǎng)絡 從 節(jié)點定期 從網(wǎng)絡的控制節(jié)點 接收同步 幀 。 但是 ， 監(jiān)聽同步幀信號浪費電能， 同時 也因為時間的不確定性， 強制 節(jié)點 提前 打開 ， 以免錯過 同步幀信號 。 為了盡可能節(jié)省電力 ， ZigBee 采用一種 “ 就緒 時通話”的通信 策略 ，當數(shù)據(jù)準備好后 發(fā)送數(shù)據(jù) ， 然后等 待 自動確認。根據(jù) ZigBee聯(lián) 盟兼 席Bob Heile 說， “ 就緒 時通話” 是 一種 “ 當面通信 ” 的 計劃 ， 但電力 效率 很高 。“ 我們廣泛 地 分析 了在各種從安靜到嘈雜的環(huán)境下最省電的策略，” Heile 說 ， “ 我們發(fā)現(xiàn) ， 我們 容易實現(xiàn) 在發(fā)送 數(shù)據(jù)包 和承認它。如果你 沒收到確認 信 息 ， 表 示你 發(fā)送失敗了 ， 所以 進行 重發(fā)。 這種方式比監(jiān)聽并確認通話前是否安靜的方式具有 更好的電源管理 性能?！? 幸運的是，這種當面策略導致 的 RF 干擾非常小。 這主要是因為 ZigBee 節(jié)點具有非常低的占空比， 只 是 偶爾傳輸 并且每次 發(fā)送少量的數(shù)據(jù) 。 其他 ZigBee節(jié)點，以及 WiFi 和藍牙模塊，可以輕松應付這么小， 不 頻繁 的數(shù)據(jù)量 。 但是 ， ZigBee 的 就緒 時 通話 計劃并不適合所有的目的 。例如，在 戰(zhàn)區(qū) 中部署由 成千上萬的微型傳感器 組成的傳感器 網(wǎng)絡 用于 監(jiān)視敵方部隊 的 調動， 提供的電能儲備 仍可能是不夠的。每個網(wǎng)絡節(jié)點周期性地發(fā)送 ，并 通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡 中的其他 鄰近 節(jié)點 多次重發(fā) 以 使數(shù)據(jù)包 到 達 網(wǎng)絡控制器 ， 大 量的數(shù)據(jù)包 碰撞和重發(fā)數(shù)據(jù)包會浪費 電能 ，并 顯著 縮短傳感器節(jié)點的電池壽命 。 如果傳感器電池 量 非常小并且 功率有限，這特別成問題。 雖然電波 信道競爭對于 ZigBee 不是一個普遍的 問題， 但它有成為問題的可能 。 傳感器網(wǎng)絡公司 Dust網(wǎng)絡 表示 ， 競爭問題 使 該公司 轉向 ZigBee，至少 在 現(xiàn)在， 即使 Dust公司 仍是 ZigBee聯(lián)盟的成員。 “ 每個 ZigBee設備需要與 相關領域 爭奪 信道 ，” Dust公司 產(chǎn)品管理總監(jiān) Robert Shear 說 ，“ 所以有 一些不可避免的 競爭和 低效率。 ” 為了避免 ZigBee信道 的爭奪， Dust公司 使用免 競爭 的 TDMA（時分多址）技術。 ZigBee 通過 的 MAC 層 提 保證時隙 ，有點類似于TDMA的時隙，但只是作為一個可選的 “超幀”， 比 TDMA更復雜，更省電。 但 是 ZigBee仍然有 更省電的 方式 。 例如，它 在 除了 性能 更好的全功能設備(FFDs)之外還提供了更省電的半功能設備 (RFDs)。 每個 ZigBee網(wǎng)絡至少需要一個 全功能設備 FFDs 作為一個 控制器 ，但大多數(shù)網(wǎng)絡節(jié)點可以 是半功能設備RFDs。 RFDs 只能和 FFDs 通信 ，而不 能和 其他 RFDs 通信 ， 它們 比 FFDs 電路簡單 ，很少或沒有功率消耗內(nèi)存。 圖 3 ZigBee網(wǎng)絡可在多種配置中包含多達 65536個節(jié)點 ZigBee 還通過減少相關處理能力來節(jié)省電能 。 簡單的 8 位 處理器 像 8051 可以 容易 地處 理 ZigBee 的任務，并且 ZigBee 協(xié)議棧占用很少的內(nèi)存。 例如， 一個 全功能設備的協(xié)議棧 ，大概需要 32 字節(jié)， 而 一個 半功能設備 的 協(xié)議 棧只需要4字節(jié)。 耗費 250字節(jié)內(nèi)存空間 藍牙技術 與之相比顯得 復雜的 多 。 由于 ZigBee實現(xiàn) 簡單， 自然 節(jié)約 了 成本。 RFDs， 通過減少內(nèi)存空間和 電路成本 降低了 ZigBee 的 元件花費 ， 同時 簡單的 8 位處理器和小 型的 協(xié)議棧幫助保持 了 系統(tǒng) 的低 成本。 通常， ZigBee 處理 器能夠很輕松的勝任 一個應用程序的 處理 要求 ，使得 ZigBee不 需要額外 的處理器。 但是，保持 ZigBee 低價格 的 主要策略是 為了擁 有很大的市場 空間 和高 占有率 。 ZigBee聯(lián)盟 ， 通過開放 ZigBee標準 和 推進 ZigBee設備之間的互操作性， 期待 ZigBee在 家庭與樓宇自動化 領域產(chǎn)生巨大作用 。 該聯(lián)盟目前正在 致力于 為這些特殊應用 制定規(guī)范 ，它預計將 在 今年 較遲推出 ZigBee規(guī)范 。 一個 ZigBee 能勝任 家庭自動化與安全 應用 的原因 就 是它的易 用 性。 ZigBee網(wǎng)絡的自 組織 ， 使消費者更容易對它們進行設置。 “ 在居住空間，沒有 相關的 配置 條件，” ZigBee聯(lián)盟的 Heile 說 ，“只需 你 從箱子拿 出 一些東西 ， 放 電池 進去 ，可能做一些簡單的 操作 ， 如 按下安全 按鈕使 兩個設備 并攏 ，直到 亮起 綠色燈光 ，你就完成 操作 了。 ” ZigBee 網(wǎng)絡還可以在商業(yè)和工業(yè)環(huán)境 自我形成 ，但專業(yè)安裝人員 將有特別的 工具，提供額外的控制 功能 。 ZigBee的 安全 功能是 靈活的， Heile說， 分別 給消費者和專業(yè)用戶 提供 他們 各自 需要 的 。 “ 你不必 為 煙霧探測器 設置 128 位公共密鑰 的 加密 ， ” 他說， “ 但如果我在一幢 復雜的 高層辦公樓，這 就 需要增加 熒光燈的 安全級別。如果你在第五大道上的高層建筑里，你不想 有 人在街上把你的燈關調 。 ” 專 利 競爭 ZigBee的 競爭 幾乎完全來 自 專 利 技術。 傳感器公司 Dust，如上所述， 堅持使用自己的技術， 而 Ember 公司 ，雖然 已經(jīng)進入了 ZigBee領域 ， 但仍 計劃繼續(xù)提供其專有 的 Ember Net設備。 此外， Zensys 公司向客戶提供 ZWave技術 。 例如， 西爾韋尼亞，已經(jīng)使用 Z – Wave進行 照明控制，而 ZigBee系統(tǒng) 至少 在 數(shù)個月 后才能使用 。 但 是， 通過提供互操作性， ZigBee擁有兼容 能力， 而 專利產(chǎn)品 則沒 有 。 比如 ， Ember 的 Bahl 說 ，互操作性允許照明系統(tǒng)的 ZigBee節(jié)點 和 一個空調系統(tǒng)的ZigBee 網(wǎng)絡 一同工作 ，反之亦然。 “ 飛利浦照明 對此 很興奮， ” Bahl 說， “ 因為這使他們從 原來從一 個 鎮(zhèn)流器生產(chǎn)廠家 進入到樓宇 自動化系統(tǒng)的基礎設施 主力廠家 。 ” 不用說，許多主流的半導體公司 ，尤其是那些在嵌入式系統(tǒng) 中的大 公司都熱切期待 ZigBee 大規(guī)模投 入市場。飛思卡爾半導體（直到最近，摩托羅拉半導體產(chǎn)品部稱）已經(jīng)提供 ZigBee ready技術來選擇客戶。其他半導體公司，包括 AMI，愛特梅爾，微芯 ，飛利浦，瑞薩，都 是 ZigBee聯(lián)盟的成員。 ZigBee 可能是緩慢滲透到無線傳感器的工業(yè)市場。但是，據(jù) 市場研究公司ON World表示 ，它會需要五至七年來說服 工業(yè) 客戶 相信其 在工業(yè)上的可靠性，耐用性，以及無線傳感器系統(tǒng)的安全 性 。 但是， ON World公司 預測 ZigBee將長期在工業(yè)制造上保持 增長。到 2021年， 應用于工業(yè)監(jiān)測 和控制 領域的公司項目、射頻模塊 將 從 2021 年的 190 萬臺增長到 億臺。 ON World 公司預測這些模塊中有 大約 75％ 將基于 ZigBee和 。 最終， ZigBee 可進入各種廣泛的應用 。 在 家用電器 應用中 ，它可以幫助監(jiān)測和 控制能源消耗。在汽車應用中，它可以提供輪胎壓力監(jiān)測和遠程無鑰匙準 入系統(tǒng)。 ZigBee 也可用于醫(yī)療設備中，甚至 用于 在計算機外圍設備，如無線鍵盤或鼠標。 雖然 關注 ZigBee的 人越來越多 ， ZigBee可能變成一種適用性極強的技術 ，但它不可能 適合任何 的應用 。 例如， 一些 懷疑者擔心，如果 使 ZigBee 技術無所不包， 可能 會導致 ZigBee協(xié)議棧太大， 則無法實現(xiàn) ZigBee的最重要的兩個目標即低功耗和低成本。 如果出現(xiàn)這種情況，那么 ZigBee 的低功耗、 低數(shù)據(jù)速率 、基 帶窄的特點將不復存在 。然后，也許我們會需 要另一種無線標準，以配合我們已經(jīng)有的蓬勃發(fā)展的新技術 。