zigbee技術(shù)幾大難題在哪

　　盡管 Zigbee技術(shù)在2004年，就被列為當今世界發(fā)展最快，最具市場前景的十大新技術(shù)之一；

　　什么是ZigBee

　　首先ZigBee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能。由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位和遠近信息的，也就是蜜蜂依靠著這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信“網(wǎng)絡”，因此ZigBee的發(fā)明者們形象地利用蜜蜂的這種行為來形象地描述這種無線信息傳輸技術(shù)。

　　Zigbee技術(shù)有哪些特點

　　ZigBee的特點主要有以下八個方面：

　?。?）低功耗：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。相比之下藍牙可以工作數(shù)周、WiFi可以工作數(shù)小時;

　?。?）低成本：通過大幅簡化協(xié)議降低成本（不足藍牙的1/10），也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的協(xié)議專利免費;

　?。?）低速率：ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應用需求;

　?。?）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;

　?。?）短時延：ZigBee的響應速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點連接進入網(wǎng)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(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，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(wǎng)絡節(jié)點管理，最多可組成65000個節(jié)點的大網(wǎng);

　　（7）高安全：ZigBee提供了三級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單（ACL）防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標準（AES128）的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性;

　?。?）免執(zhí)照頻段：采用直接序列擴頻在工業(yè)科學醫(yī)療2.4GHz（全球）頻段。

? ? zigbee技術(shù)幾大難題

　　關(guān)于Zigbee技術(shù)的優(yōu)點，大家在論壇上也進行了許多討論，到目前為止，國內(nèi)外許多廠商也都開發(fā)生產(chǎn)了各種各樣的 Zigbee產(chǎn)品，并在應用推廣上做了大量的工作，然而，實事求是的講，真正完全使用Zigbee技術(shù)來解決具體實際問題，有意義的案例則非常有限。 Zigbee似乎成了一種時髦，但眼下還不能做到真正實用的新技術(shù)。就其原因，除了作為一種新技術(shù)，它本身需要有一個技術(shù)改進和成熟，以及市場培育的過程外，我們在長期應用Zigbee技術(shù)來解決實際問題的實踐中，還發(fā)現(xiàn)如下幾個十分重要，而在短期內(nèi)我們認為十分難以解決的問題：

　　1． Zigbee的核心技術(shù)之一，是動態(tài)組網(wǎng)和動態(tài)路由，即Zigbee網(wǎng)絡考慮了網(wǎng)絡中的節(jié)點增減變化，網(wǎng)絡中 的每個節(jié)點相隔一定時間，需要通過無線信號交流的方式重新組網(wǎng)，并在每一次將信息從一個節(jié)點發(fā)送到另一個節(jié)點時，需要掃描各種可能的路徑，從最短的路經(jīng)嘗 試起，這就涉及到無線網(wǎng)絡的管理問題。而這些，都需要占用大量的帶寬資源，并增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延。特別是隨著網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)目的增加和中轉(zhuǎn)次數(shù)增多。因而，盡管Zigbee的射頻傳輸速率是250kbps 但經(jīng)過多次中轉(zhuǎn)后的實際可用速率將大大降低，同時數(shù)據(jù)傳輸時延也將大大增加，無線網(wǎng)絡管理也就變得越麻煩。這也就是目前Zigbee網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)傳輸時的主要問題。

　　2． Zigbee這個字，從英語的角度來分析，它是由“Zig”和“bee”兩個字組成。前者“Zig”中文的意思是“之“字形的路徑，后面一個英文單詞“bee”就是蜜蜂的意思，我們的理解，Zigbee網(wǎng)絡技術(shù)，就是模仿蜜蜂信息傳遞的方式，通過網(wǎng)絡節(jié)點之間信息的相互互傳，來將一個信息從一個節(jié)點傳輸?shù)竭h處的另外一個節(jié)點。如果按一般標準Zigbee節(jié)點，在開闊空間每次數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)平均增加50米直線傳輸距離計算，傳輸500米直線距離需要中轉(zhuǎn)十次；在室內(nèi)，由于Zigbee所使用的2.4 G的傳輸頻率，一般是通過信號反射來進行傳輸?shù)?，由于建筑物的遮擋，要傳輸一定的距離，往往需要使用較多的網(wǎng)絡節(jié)點來進行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，如上述第一條中的分析，這對一個Zigbee網(wǎng)絡來講，并不是一件簡單的事情。當然，我們也可使用放大器來增加Zigbee網(wǎng)絡節(jié)點的傳輸距離，然而，這必然要大大增加網(wǎng)絡節(jié)點的功耗和成本，失去了Zigbee低成本低功耗的本來目的。而且，在室內(nèi)使用這種方法來增加傳輸距離，效果也有限。顯然，一種通過中心點在室外，終端模塊在室外的星狀網(wǎng)網(wǎng)絡通信結(jié)構(gòu)更加合理。

　　3．Zigbee的核心技術(shù)之一，是每一個網(wǎng)絡節(jié)點，除了自身作為信息采集點和執(zhí)行來自中心的命令外，它還承擔著隨時來自網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)任務，這樣，網(wǎng)絡節(jié)點的收發(fā)機必須隨時處于收發(fā)接收狀態(tài)，這就是說它的最低功耗至少在20mA左右，一般使用放大器的遠距離網(wǎng)絡節(jié)點，其耗電量一般在150mA左右。這顯然很難使用電池驅(qū)動來保證網(wǎng)絡節(jié)點的正常工作；

　　4．由于Zigbee中的每一個節(jié)點，都參與自動組網(wǎng)和動態(tài)路由的工作，因而每個網(wǎng)絡節(jié)點的單片機也就相對復雜一些，成本自然也就高一些。另外，在Zigbee網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上進行一些針對具體應用的開發(fā)工作的量也就大一些。

　　綜上所述，我們認為，Zigbee網(wǎng)絡，實際上在許多情況下，是犧牲了網(wǎng)絡傳輸效率，帶寬以及節(jié)點模塊的功耗，來換取在許多實際應用中，并不重要的動態(tài)組網(wǎng)和動態(tài)路由的功能，因為，在一般情況下，我們的網(wǎng)絡節(jié)點和數(shù)據(jù)傳輸途徑往往都是固定不變的。 因而我們認為，當前Zigbee技術(shù)尚未解決的節(jié)點耗電問題，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低時延較長的問題，以及數(shù)據(jù)傳輸距離有限的問題，是當前Zigbee 技術(shù)難于得到很好推廣的根本原因。