zigbee技术协议的特点及难点

2022-03-23 14:13:57 admin 35

Zigbee技术有什么特点

ZigBee的特点主要包括以下八个方面:

  (1) 低功耗:在低功耗待机模式下,2节AA电池可以支持1个节点工作6-24个月,甚至更长。这是 ZigBee 的突出优势。相比之下,蓝牙可以工作数周,而 WiFi 可以工作数小时;


(2)低成本:通过大大简化协议降低了成本(不到蓝牙的1/10),对通信控制器的要求也降低了,根据预测分析,基于8051 8位单片机,全功能主节点需要32KB代码,子功能节点只需4KB代码,ZigBee协议专利免费;


(3)低速:ZigBee工作在250kbps的通信速率,满足低速数据传输的应用需求;


(4)近距离:传输距离一般在10-100m之间。提高射频发射功率后,还可以提高到1-3km,指的是相邻节点之间的距离。如果通过节点间路由和通信进行中继,传输距离会更远;


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(5) 延时短:ZigBee 响应速度更快,一般从睡眠状态切换到工作状态仅需15ms,节点连接网络仅需30ms,进一步省电。相比之下,蓝牙需要3-10s,WiFi需要3s;


(6)大容量:ZigBee可以采用星型、片状和网状网络结构,一个主节点管理多个子节点,最多一个主节点可以管理254个子节点;同时,主节点也可以由上层网络节点管理,可以形成一个多达65000个节点的大网络;


(7) 高安全性:ZigBee 提供三级安全模式,包括无安全设置。它使用访问控制列表(ACL)来防止非法获取数据,并使用高级加密标准(AES128)的对称密码来灵活确定其安全属性;


(8)免许可频段:英思科医疗2.4GHz(全球)频段采用直接序列扩频。


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zigbee技术的几大问题

关于 Zigbee 技术的优势,我们也在论坛上进行了很多讨论。到目前为止,国内外众多厂商也开发生产了各种Zigbee产品,并在应用推广上做了大量工作。然而,现实地说,Zigbee 技术真正用于解决具体实际问题的有意义的案例非常有限。 Zigbee 似乎是一种时尚,但目前还不是真正实用的新技术。为此,它除了是一项新技术,它本身还需要一个技术改进和成熟的过程,以及市场的培育。在我们长期应用 Zigbee 技术解决实际问题的过程中,我们还发现以下非常重要的一点: 短期内,我们认为解决问题非常困难:


1、Zigbee的核心技术之一是动态组网和动态路由,即Zigbee网络考虑网络中节点的增减,网络中的每个节点都需要通过无线信号的方式重新组网在一定的时间间隔进行交换。每次信息从一个节点发送到另一个节点时,都需要扫描每条可能的路径,这涉及无线网络的管理,从最短路径尝试开始。这些都需要大量的带宽资源,增加了数据传输的时延。尤其是随着网络节点数量的增加和中转次数的增加。因此,虽然Zigbee的射频传输速率为250kbps,但多次传输后的实际可用速率会大大降低,数据传输延迟也会大大增加,让无线网络管理更加麻烦。这是当前 Zigbee 网络中数据传输的主要问题。


2. Zigbee这个词,从英文的角度来看,是由“Zig”和“bee”两个词组成的。前者中文“Zig”意为“zhi”形路径,后者英文“bee”意为蜜蜂。我们的理解,Zigbee网络技术,就是模仿蜜蜂的信息传递方式,通过网络节点之间的信息传递。相互传输,将消息从一个节点传输到另一个远距离节点。如果按照一般标准的Zigbee节点,在空旷空间每传输一次数据,平均直线传输距离增加50米,传输500米直线距离需要十次中转;在室内,由于Zigbee使用2.4G的传输频率,一般是信号反射进行传输,由于建筑物的遮挡,要传输一定的距离,往往需要使用更多的网络节点进行数据传输,比如分析在上面的第一项,对于一个 Zigbee 网络,并不是一件简单的事情。当然,我们也可以使用放大器来增加 Zigbee 网络节点的传输距离。但是,这必然会大大增加网络节点的功耗和成本,失去Zigbee低成本、低功耗的初衷。而且,在室内使用这种方法来增加传输距离效果有限。显然,中心点在室外、终端模块在室外的星型网络网络通信结构更为合理。


3. Zigbee 的核心技术之一是每个网络节点除了作为信息收集点和执行来自除了指挥中心外,它还随时承担从网络传输数据的任务。这样,网络节点的收发器在任何时候都必须处于发送和接收状态,这意味着它的最小功耗至少在20mA左右。一般使用远距离放大器。网络节点的功耗一般在150mA左右。使用电池驱动显然难以保证网络节点的正常运行;


4、由于Zigbee中的每个节点都参与了自动组网和动态路由的工作,所以每个网络节点的单片机都比较复杂,成本自然也比较高。此外,在Zigbee网络的基础上,针对具体应用的开发工作量也更大。


综上所述,我们认为,在很多情况下,Zigbee 网络实际上牺牲了网络传输效率、带宽和节点模块的功耗,以换取在很多实际应用中并不重要的动态动态。联网和动态路由的功能,因为一般来说,我们的网络节点和数据传输路径往往是固定的。因此,我们认为目前的 Zigbee 技术并没有解决节点功耗、网络数据传输效率低和时延大、数据传输距离有限等问题,这些是目前 Zigbee 技术存在的根本原因。很难普及。


标签: ZigBee
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