ZigBee基础知识技术分析.ppt

2017-1-14 1 ZigBee 基础知识 2017-1-14 2 Contents ZigBee 简介 1 ZigBee 发展历史 2 ZigBee 介绍 3 ZigBee 小结 5 ZigBee 技术应用案例 4 2017-1-14 3 ZigBee 简介?Z igBee 这个字源于蜜蜂群发现食物源的时候,通过跳“之”字形的舞蹈( Zig 舞)在同伴中传递信息,以到达彼此沟通讯息的目的,故以此做新一代无线通讯技术的命名。? ZigBee 技术是一种结构简单、低成本、低功耗、低速率和可靠性高的短距离无线通信新技术。? ZigBee 的网络标准由 IEEE 工作组负责制定,被称作 ( ZigBee )技术标准。 2017-1-14 4 ZigBee 简介 2017-1-14 5 ZigBee 发展历史?近年来,各种无线通信技术迅猛发展,极大的提高了人们的工作效率和生活质量。然而,在日常生活中,我们仍然被各种电缆所束缚,我们思考能否在近距离范围内实现各种设备之间的无线通信? ?纵观目前发展较成熟的无线通信技术,这些技术比较复杂,耗费资源多,成本较高,并不适用于短距离无线通信的场合。 1999 年蓝牙技术走向应用,但因芯片价格高,功耗高,协议较复杂,厂商支持力度不够,传输距离限制以及抗干扰能力差等特点而发展缓慢,蓝牙技术不适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络。低功耗、低成本的无线网络需求促使 ZigBee 应运而生。 2017-1-14 6 ZigBee 发展历史?2000 年12月 IEEE( 美国电子和电气工程师协会)成立了 工作组,致力于开发低成本、低功耗和低速率的无线连接技术。?2001 年8月,美国发起成立 ZigBee 联盟,他们提出的 ZigBee 技术被确认为 IEEE 标准。?2003 年5月, IEEE 标准获得通过。?目前 ZigBee 联盟在全球有 300 多个成员公司(包括日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司、荷兰飞利浦半导体公司、我国华为公司等)。 2017-1-14 7 ZigBee ZigBee 技术特点技术特点?低速率:数据传输速率只有 20~250kb/s ,分别提供 250kb/s() , 40kb/s(915MHz) 和 20kb/s(868MHz) 的原始数据吞吐率,满足低速率的传输数据的应用需求。?低功耗:在低功耗待机模式下, 2节普通 5号电池可使用 6~24 月,这也是 ZigBee 的支持者一直引以为豪的独特优势。?低成本:因为 ZigBee 数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本;并且 ZigBee 协议免收专利费。 ZigBee 网络节点模块一般在 1000 元以下,而主要使用的网络子节点价格可降到 100 元以下。?容量大: ZigBee 网络可由一个节点管理若干子节点,最多一个节点可以管理 254 个子节点,同时该节点还可由上一层网络节点管理,可组成 65000 个节点的大型网络?时延短: ZigBee 的响应速度较快,一般从睡眠状态转入工作状态只需 15ms , 节点连接进入网络只需要 30ms 。相对而言,蓝牙需要 3~10s , WiFi 需要 3s。这样一方面节省了能量消耗,另一方面更适用于对时延敏感的场合,例如一些应用在工业上的传感器就需要以毫秒的速度获取信息,以及安装在厨房内的烟雾探测器也需要在尽量短的时间内获取信息并传输给网络控制者,从而阻止火灾的发生。 2017-1-14 8 ZigBee ZigBee 技术特点技术特点?近距离:传输范围一般介于 10~100m 之间,能覆盖普通的家庭和办公场所,在增加 RF 发射功率后,可增加到 1~3KM 。?安全高: ZigBee 提供了三级安全模式,保证安全性。?可靠:采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。 MAC 层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可进行重发。 2017-1-14 9 ZigBee ZigBee 与与 标准标准? ZigBee 是 IEEE 的扩展。 ZigBee 不仅只是 的名字, IEEE 仅处理低级 MAC 层和物理层协议, ZigBee 联盟对其网络层协议和 API 进行标准化。? ZigBee 联盟还开发了安全层。应用层网络层数据链路层DLL 物理层PHY ZigBee联盟 2017-1-14 10 ZigBee ZigBee 协议层作用协议层