物联网热潮将带动ZigBee普及
日期：2010-1-27 14:50:08 点击：
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低成本/低功耗ZigBee逐渐普及
ZigBee为一针对低资料传输率无线解决方案的可靠、低成本、低功耗开放式全球标准，同时允许数据的多点跳跃传输路由(Multi-hop Routing)。ZigBee标准透过网状网络(Mesh Network)功能及AES128位元加密可提供自我修复功能及高度安全性。图1说明一般包含三种装置或节点的ZigBee网络拓扑。其中包括协调器(Coordinator)、路由器(Router)与终端设备（End Devices）。各个网络都有一个协调器，协调器会启动网络，并且控制管理功能及数据路由功能。这些功能都需要协调器持续受到供电，因此建议这类节点连接固定电源。
图1 ZigBee网络拓扑
在大多数情况下，路由器连接固定电源。路由器可协助在路由器数量不一，有时甚至不包含路由器的多点跳跃ZigBee网络中进行数据传输，那时能够将网络转换为单点对多点的网络。
终端设备作为以电池供电的低功耗装置，能够在大多数时间进行休眠，并且定时唤醒以收集和传输数据。传感器等都属终端装置，而且可通过路由器加入网络。
验证过程(Commissioning Process)中会分配节点类型。协调器的固定电源需求会成为ZigBee的限制因素，尤其在各个装置都须要达到最低功耗的情况下。
随着ZigBee网络的节点数量的增加，网络的某些部分可能会出现通讯瓶颈的问题，有两种主要技术可用来限制ZigBee网络的阻塞(Congestion)问题。
第一种是透过安装区域的节点安置和充裕的ZigBee路由器覆盖范围，可提供多重路径让信息能传送至集中器(Concentrator)，并且减缓网络内的潜在瓶颈点。第二种则是使用多个数据集中器，可减少将信息传送到集中器的节点所需的跳跃数，也可降低单一点失效的风险。
除了上述方法之外，通过信道或网络ID(PAN ID)进行的网络分割(Network Partitioning)也可用来处理ZigBee网络阻塞的问题，不过，这种技术相当耗用资源。
ZigBee应用与协议栈技术息息相关
进一步检视ZigBee协议栈，将有助于更加了解ZigBee实际应用会面临的挑战，尤其是选择硬体平台时。ZigBee技术协议栈架构采用IEEE 802.15.4标准，并在其中加入一组协议栈层以达到目标功能。图2说明ZigBee协议栈架构拓扑。
图2 ZigBee协议栈架构
在底层中物理(PHY)层及媒体存取控制(MAC)层是由IEEE 802.15.4规格所定义。PHY处理2.4GHz及1GHz频带上的直接序列展频(DSSS)无线射频硬体实作，而MAC则处理PHY层的存取。除此之外，以上的各层都是由ZigBee Alliance定义，唯一的例外是应用层(Application Layer)由使用者定义。
由ZigBee Alliance定义的各层分别是网络层（Network Layer）、应用框架层(Application Frame Work Layer)及应用组态层(Application Profile Layer)。路由及网状网络功能都在网络层中进行定义。在ZigBee协议栈中实施的安全功能相当灵活的，因为可在任何一层中实施。另外，组态也可为应用框架定义安全性。应用组态对标准互操作性来说相当重要，因为能够协助通用数据交换通讯协定(Data Exchange Protocol)以及许多处理动作的实施。
应用组态层可指定应用领域，并且允许不同制造商的装置相互进行通讯。特定应用的组态能够针对在该应用中指定功能领域内的不同相关ZigBee丛集库进行重新组合。截至目前为止，ZigBee Alliance已定义三种应用组态：智慧能源（Smart Energy）、家庭自动化以及居家与照护(PHHC)，适用于不同环境。
使用者对于在其中施行应用程式码的应用层拥有完全的所有权，以便控制特定应用。
分析ZigBee协议栈架构后，不难看出对于使用者选择处理器时所显现的意义。对于相同的ZigBee协议栈，处理器的效能会因为不同的处理器厂商而异，在选用ZigBee平台时，应该审慎考量这项因素。
在采用ZigBee技术时，请考量以下因素：互操作性的需求是选择ZigBee的主要考量，尤其开发的产品必须与其他厂商的装置进行通讯时。如果不须要使用或考量互操作性，则可考虑采用专属解决方案，以达到成本效益。第二项则是功耗，由于网络的协调器及路由器必须保持在开启的状态，因此强烈建议使用固定电源。ZigBee不适用于CPU资源使用不高的应用。另外则是完全网状网络，此类网络的优点在于能够透过多点跳跃连结进行点与点之间的资料交换。大型建筑物的感应器网络是其中一个很好的例子，对于这种应用方式，ZigBee是相当适用的平台。然而，有效运用IEEE 802.15.4标准或其他某些专属通讯协定所提供的星型网络，有助于以较低的成本进行数据的传输。
物联网与ZigBee无线传感网络开发
无线传感器网络是物联网的重点之一，而ZigBee则是无线传感器网络的最热门技术。
我们需要掌握无线传感器网络ZigBee协议栈的软件开发，同时需要配套的硬件设备，如无线节点，网关，路由器等，同时带有各种传感器（如温度，湿度，光线，三维加速度）。这让我们在进行开发和设计的时候则能事半功倍。深圳无线龙科技有限公司精心设计的ZigBee无线传感器网络开发平台（如图3）为快速进入ZigBee无线传感器网络世界打开了大门。
图三 ZigBee无线传感器网络开发平台
物联网在智能家居、工业监测和医疗健康护理等方面的应用都可以通过ZigBee 技术很好的实现。ZigBee无线传感器网络将在物联网热潮中遍地开花。
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低成本/低功耗ZigBee逐渐普及
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ZigBee为一针对低资料传输率无线解决方案的可靠、低成本、低功耗开放式全球标准，同时允许数据的多点跳跃传输路由(Multi-hop Routing)。ZigBee标准透过网状网络(Mesh Network)功能及AES128位元加密可提供自我修复功能及高度安全性。图1说明一般包含三种装置或节点的ZigBee网络拓扑。其中包括协调器(Coordinator)、路由器(Router)与终端设备（End Devices）。各个网络都有一个协调器，协调器会启动网络，并且控制管理功能及数据路由功能。这些功能都需要协调器持续受到供电，因此建议这类节点连接固定电源。
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图1 ZigBee网络拓扑
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在大多数情况下，路由器连接固定电源。路由器可协助在路由器数量不一，有时甚至不包含路由器的多点跳跃ZigBee网络中进行数据传输，那时能够将网络转换为单点对多点的网络。
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终端设备作为以电池供电的低功耗装置，能够在大多数时间进行休眠，并且定时唤醒以收集和传输数据。传感器等都属终端装置，而且可通过路由器加入网络。
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验证过程(Commissioning Process)中会分配节点类型。协调器的固定电源需求会成为ZigBee的限制因素，尤其在各个装置都须要达到最低功耗的情况下。
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随着ZigBee网络的节点数量的增加，网络的某些部分可能会出现通讯瓶颈的问题，有两种主要技术可用来限制ZigBee网络的阻塞(Congestion)问题。
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第一种是透过安装区域的节点安置和充裕的ZigBee路由器覆盖范围，可提供多重路径让信息能传送至集中器(Concentrator)，并且减缓网络内的潜在瓶颈点。第二种则是使用多个数据集中器，可减少将信息传送到集中器的节点所需的跳跃数，也可降低单一点失效的风险。
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除了上述方法之外，通过信道或网络ID(PAN ID)进行的网络分割(Network Partitioning)也可用来处理ZigBee网络阻塞的问题，不过，这种技术相当耗用资源。
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ZigBee应用与协议栈技术息息相关
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进一步检视ZigBee协议栈，将有助于更加了解ZigBee实际应用会面临的挑战，尤其是选择硬体平台时。ZigBee技术协议栈架构采用IEEE 802.15.4标准，并在其中加入一组协议栈层以达到目标功能。图2说明ZigBee协议栈架构拓扑。
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图2 ZigBee协议栈架构
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在底层中物理(PHY)层及媒体存取控制(MAC)层是由IEEE 802.15.4规格所定义。PHY处理2.4GHz及1GHz频带上的直接序列展频(DSSS)无线射频硬体实作，而MAC则处理PHY层的存取。除此之外，以上的各层都是由ZigBee Alliance定义，唯一的例外是应用层(Application Layer)由使用者定义。
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由ZigBee Alliance定义的各层分别是网络层（Network Layer）、应用框架层(Application Frame Work Layer)及应用组态层(Application Profile Layer)。路由及网状网络功能都在网络层中进行定义。在ZigBee协议栈中实施的安全功能相当灵活的，因为可在任何一层中实施。另外，组态也可为应用框架定义安全性。应用组态对标准互操作性来说相当重要，因为能够协助通用数据交换通讯协定(Data Exchange Protocol)以及许多处理动作的实施。
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应用组态层可指定应用领域，并且允许不同制造商的装置相互进行通讯。特定应用的组态能够针对在该应用中指定功能领域内的不同相关ZigBee丛集库进行重新组合。截至目前为止，ZigBee Alliance已定义三种应用组态：智慧能源（Smart Energy）、家庭自动化以及居家与照护(PHHC)，适用于不同环境。
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在采用ZigBee技术时，请考量以下因素：互操作性的需求是选择ZigBee的主要考量，尤其开发的产品必须与其他厂商的装置进行通讯时。如果不须要使用或考量互操作性，则可考虑采用专属解决方案，以达到成本效益。第二项则是功耗，由于网络的协调器及路由器必须保持在开启的状态，因此强烈建议使用固定电源。ZigBee不适用于CPU资源使用不高的应用。另外则是完全网状网络，此类网络的优点在于能够透过多点跳跃连结进行点与点之间的资料交换。大型建筑物的感应器网络是其中一个很好的例子，对于这种应用方式，ZigBee是相当适用的平台。然而，有效运用IEEE 802.15.4标准或其他某些专属通讯协定所提供的星型网络，有助于以较低的成本进行数据的传输。
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物联网与ZigBee无线传感网络开发
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