什么是Zigbee技术
Zigbee是无线局域网通信技术的一种,其适用于低速率、短距传输、低功耗等类型的场景;Zigbee技术底层采用由国际电气和电子工程师协会定义的IEEE
802.15.4技术标准,其全球频段为2.4GHz,欧洲频段为868MHz。北美频段为915MHz。
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Zigbee技术特点
低速率:Zigbee射频采用圧EE802.15.4收发标准,工作在2.4GHz频李上,理论传输速率可达250Kbps。2.4GHz波段是一个公用波段,Wifi,蓝牙甚至微波炉等都工作在这个频段,为了多种技术合理使用这个波段,就必须降低Zigbee传输速率。加之实际运行时,由于等待确认、加密解密和信道冲突检测等因素,实际Zigbee数据传输速率一般在25kbps左右。Zigbee技术适用于低速率无线传输领域。
低功耗:Zigbee设备具有特殊的电源管理模式,网络中的节点王作周期很短,大部分时间处于休眼模式,不必为了维持网络而连续工作,所以Zigbee节点功耗很低。普通遍度传感器节点一个小时只需要发送一次数据,除非湿度出现急剧变化;照巧控制节点一天工作6-10次,或者次数更少,所以Zigbee设备非常省电。
大容量:一个星型结构Zigbee网络最多可容纳254个从设备和一个主设备,包含65,000个节点。
短延时:典型搜索设备时延为30ms,休眠激活时延为15ms,活动设备信道接入时延为15ms。
安全性高:采用使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数据,采用高级加密标准(AES 128)的对称密码以确保安全性。
实现成本低:Zigbee模块进入市场时的成本大约为3美元,随着更多的芯片生产商不断推出新的产品,价格会不断降低,最终目标价格仅为几美分。Zigbee技术低成本的另一个原因在于Zigbee联盟采用了许多免专利费的技术,如AES-128加密、AODV等。
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Zigbee技术协议构架
应用层:由应用层支持子层(APS)、Zigbee设备对象 (ZDO)、Zigbee应用框架(AF) 三部分组成。
网络层:主要负责建立和维护拓扑结构网络,网络类型主要包括星状网络和点对点网络。
MAC层:主要负责建立和维护拓扑结构网络,网络类型主要包括星状网络和点对点网络。
物理层:主要负责数据的调制和发送、空闲信道评估、信道能量监测、链接质量指示等。
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Zigbee与Wifi、蓝牙相比
功耗:Wifi中2节5号干电池可支持节点工作数小时,蓝牙中2节5号干电池可支持节点工作数周,而Zigbee2节5号干电池可支持节点工作6-24个月。
传输距离:Wifi的最优,有100-300m;蓝牙不及Wifi和Zigbee,为2-30m;相对来说由于蓝牙,但不如Wifi,传输距离大概在50-300m。
节点容量:Wifi同一路由器下联网设备过多时,网络性能会明显变差;蓝牙理论节点容量较高,但受制于传输距离,自组网络能力较弱;Zigbee最多可支持65,000个节点连接,网络节点容量大,自组网络能力强。
安全性:Wifi使用无线电波传输数据信号,数据包在传送的过程中容易被外界检测或接收;蓝牙使用AES
128加密算法进行数据包加密和认证;Zigbee采用使用接入控制清单(ACL)和高级加密标准(AES 128)对称密码以确保安全性。
Zigbee与WIFI、蓝牙相比较
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参考资料
《头豹研究院:2020年中国Zigbee行业概览报告(32页).pdf》
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