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可自組網的燈控系統,ZigBee技術幫你實作

ZigBee技術

無線傳感器技術在無線通信領域的應用越來越多,堪稱是一大熱點,因為它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式資訊處理技術等,可以通過各類內建化的微型傳感器協作地實時監測、感覺和采集各種環境或監測對象的資訊,通過嵌入式系統對資訊進行處理,并通過随機自組織無線通信網絡以多跳中繼方式将所感覺的資訊傳送到使用者終端。在衆多技術中ZigBee技術得以脫穎而出。

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衆所周知,傳感器網絡是由大量部署在一定區域内的、具有無線通信與計算能力的微小傳感器節點,通過自組織方式構成的能根據環境自主完成指定任務的分布式智能化網絡系統。

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傳感器網絡的節點間距離很短,一般采用多跳(multi-hop)的無線通信方式通信。傳感器網絡可以在獨立的環境下運作,也可以通過網關連接配接到網際網路,使使用者遠端通路。而近距離資料傳輸,ZigBee技術即可兼具近距離、低功耗、低速率、低成本、自組網、高可靠、超視距的雙向無線通訊技術,同時還能解決有線布線方式的缺點,下面我們便詳談ZigBee技術與其他技術相比有哪些優勢。

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ZigBee與熱門

通信技術對比

當今市場中的近距離無線通信技術主要有無線區域網路WiFi、藍牙和一些專用标準(如Adhoc網等)的産品。同時也有一些新的無線組網通信技術标準,如無線USB、超寬帶通信UWB和WiMax等。

從現今的市場看,每一種無線通信技術的産品都有各自的一些特點,或在距離、或在成本、或在速率等方面,是以,在今後一段時間内,雖然會有一些競争,但仍會有多種無線通信技術的産品在市場上共存。

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藍牙技術一直受晶片價格高、廠商支援力度不夠、傳輸距離限制及抗幹擾能力差等問題的困擾。目前主要應用在無線耳機等不需要很高傳輸帶寬的領域,且互通性方面也存在問題。

而WiFi在Intel的大力支援下,借迅馳處理器迅速占領市場,是目前應用最廣的無線網絡傳輸協定,它傳輸速度很快、健康安全,WiFi産品輻射小。

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ZigBee協定體系架構

至于ZigBee技術,它是一個有關組網、安全和應用軟體方面的新型傳感器網絡,其結構簡單、低功耗、低速率、低成本和可靠性高的雙向無線網絡通信技術,主要适合自動控制領域,可以嵌入各種裝置中,同時支援地理定位功能。

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ZigBee技術的優勢

1.低成本

ZigBee 免協定專利費,同時大幅簡化協定(不到藍牙的1/10),對通信控制器的要求很低。

2.低功耗

低功耗是ZigBee 的核心優勢之一。與藍牙及wifi對比:藍牙能工作數周、WiFi可工作數小時。而當ZigBee子產品在低耗電待機模式下,2節5号幹電池可支援1個節點工作6-24個月甚至更長,高下立判。

3.低速率

ZigBee工作在250kbps的通訊速率,滿足低速率傳輸資料的應用需求。

4.短延遲

ZigBee的響應速度較快,一般從睡眠轉入工作狀态隻需15ms,節點連接配接進入網絡隻需30ms,進一步節省了電能。相比較,藍牙需要3-10s、WiFi需要3s。

5.近距離

傳輸範圍一般介于10~100m之間,在增加 RF發射功率後,亦可增加到1-3km。這指的是相鄰節點間的距離。如果通過路由和節點間通信的接力,傳輸距離将可以更遠。

6. 高容量

ZigBee 可采用星狀、片狀和網狀網絡結構,由一個主節點管理若幹子節點,最多一個主節點可管理254 個子節點;同時主節點還可由上一層網絡節點管理,最多可組成65000個節點的大網。

7.高安全性

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)防止非法擷取資料以及采用進階加密标準(AES128)的對稱密碼,以靈活确定其安全屬性。

8.免執照頻段

ZigBee采用直接序列擴頻在工業科學醫療2.4GHz(全球)(ISM)頻段。

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Zigbee産品應用

ZigBee主要可實作的目标有:工業控制(如自動控制裝置、無線傳感器網絡),醫護(如監視和傳感),家庭智能控制(如照明、水電氣計量及報警),消費類電子裝置的遙控裝置、PC外設的無線連接配接等領域等。

當使用者的需求是:

① 需要無線通信交換資訊的低成本裝置;

② 資料的交換量較小、傳輸的速率要求不高;

③ 功耗要求極低,采用電池供電且需要維持較長時間;

④ 需要多個(尤其是大量)裝置組成無線通信網絡,主要進行監測和控制的場合。

根據以上的應用場景及所需實作功能,ZigBee很明顯有其獨到的優勢。

尤其是在智能家居領域,澤耀科技之前推出過A72/A78系列工業級無線透傳子產品的智能家居方案,采用機動、靈活的組網方式,非常适合實作家庭環境的智能控制。

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包括燈控系統在内,智能家居通過ZigBee技術可為家中的各種裝置設定方案:如音視訊裝置、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、影音伺服器、影櫃系統、網絡家電等。還可互聯,提供家電控制、照明控制、電話遠端控制、室内外遙控、防盜報警、環境監測、暖通控制、紅外轉發以及可程式設計定時控制等多種功能和手段。

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