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摘 要：Zigbee无线通信技术是基于IEEE802.15.4标准的采用直序扩频技术的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、廉价、便携等特点。从推出后至今经过不断地发展，广泛应用于自动控制和远程控制领域，学习与研究zigbee技术，对我们推动无线网络的发展有着要的作用。
关键词：Zigbee；无线通信；技术；应用
中图分类号：TN925
ZigBee无线网络协议是基于标准的七层开放式系统互联（OSI）模型，但仅对那些涉及ZigBee的层予以定义。IEEE802.15.4标准定义了最下面的两层：物理层（PHY）和介质接入控制子层（MAC）。ZigBee联盟提供了网络层和应用层（APL）框架的设计。其中应用层的框架包括了应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和由制造商制订的应用对象。如图1：
图1 ZigBee无线网络协议模型
Zigbee无线通信技术是一个由最多可由65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，非常类似现有的移动通信网络。Zigbee组网方式灵活多样，如下图2。在网络上，任何一个Zigbee网络数传模块形同移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的几十米甚至可扩展到几公里，还可以与现有的其它的各种网络实现远程连接。如下图，几种常见的组网方式。
图2 Zigbee组网方式
Zigbee无线通信技术主要是为自动化控制数据传输而产生，每个Zigbee网络节点不仅本身可以与监控对对象，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式，还可以采集和传输数字量和模拟量。
1 Zigbee无线通信技术的特点
1.1 数据传输可靠
ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。ZigBee的介质链路层（以MAC层）采用CSMA-CA碰撞避免机制，提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突，ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短，大大提高了数据传输可靠性。
1.2 网络容量大
ZigBee有三种网络器件，协调器，路由器、端结点。网络协调器是一种全功能器件。ZigBee可以构成星形、网状、类树状等多种网络结构，在每一个ZigBee组成的无线网络中，连接地址码分为16位短地址或者64位长地址。整个网络最多可以支持超过65000个网络节点，同时各个网络协调器可互相连接，形成了众多的ZigBee网络节点的数目。
1.3 数据传输速率低
ZigBee技术传输速率低，只有10～250Kb/s，更适合传输一些采集到的温度、湿度、压力、流量等简单数据。
1.4 功耗低
ZigBee设备为低功耗设备，其发射输出为0～3.6dBm，具有能量检测和链路质量指示能力，根据这些检测结果，设各可以自动调整设各的发射功率，在保证通信链路质量的条件下，最小地消耗设各能量。当处于工作模式下，信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，ZigBee节点处于休眠模式，耗电量仅仅只有1μW。设备搜索时延一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接人时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee设各非常省电。
1.5 自动动态组网、自主路由
ZigBee通过网络协调器自动建立网络，网络是动态变化的，无论是节点的能量耗尽，或者节点出现故障问题，都能使节点退出网络，而且网络在需要的时候可以向已有的网络中加人新的节点。
1.6 安全性高
ZigBee技术采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理。
具有数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别，器件可以使用接人控制清单（ACL）来防止非法器仵获取数据。
1.7 实现成本低
模块成本非常低，现在的价格是几十元人民币，无线传感器网络中可以具有成千上万的节点，网络的规模不再受到成本的制约。
2 Zigbee无线通信技的应用
ZigBee有着广阔的应用前景，其应用领域主要包括：
2.1 智能家居和楼宇
ZigBee在家庭中的应用很广泛，如空调系统的温度自动调节、照明的自动控制、窗帘的自动控制、水表、电表、煤气表计量控制、家用电器的远程控制、现代化智能楼宇系统中的消防、安防等等。
2.2 井下安全
在井下作业中，ZigBee可用于井下人员的定位、搜救，各种有毒有害气体的浓度的检测、报警、矿进的通风等。
2.3 农业控制技术
在现代化农业控制技中，ZigBee可配合种传感器，收集各种土壤信息和气候信息，如温度、湿度、土壤各种化学元素的测定等等。
2.4 医疗
ZigBee可与医疗专用的传感器相结合，监测病人的各种人命体征指标，如心跳、血压、呼吸等，还可以为行动不便者的制作紧急呼叫器。
2.5 电力系统
基于ZigBee开发的电力设备，如输电线电压监测，智能路灯控制系统，无线抄表系统等等。
2.6 其它
ZigBee应用比比皆是，智能交通路况、污水无线监测、城市管网监测、停车场智能管理、复杂环境下的各种监测与检测应用等等。
总之，随着ZigBee无线网络技术不断地发展，正广泛应用于自动控制和远程控制的各个领域，它是无线网络技术发展的重要给成部分，具有重要的作用。
参考文献：
[1]Jeff Wills.Will HVAC Control go wireless[J].ASHRAE Journal，2004（7）：46-52.
[2]飞思卡尔中国有限公司.飞思卡尔的802.15.4 ZigBee——轻松实现无线连接[J].半导体技术，2004（7）：80-81.
[3]原羿，苏鸿根.基于ZigBee技术的无线网络应用研究[J].计算机应用与软件，2004（06）：89-91.
作者单位：赤峰学院计算机与信息工程学院，内蒙古赤峰 024000
关键词：Zigbee；无线通信；技术；应用
中图分类号：TN925
ZigBee无线网络协议是基于标准的七层开放式系统互联（OSI）模型，但仅对那些涉及ZigBee的层予以定义。IEEE802.15.4标准定义了最下面的两层：物理层（PHY）和介质接入控制子层（MAC）。ZigBee联盟提供了网络层和应用层（APL）框架的设计。其中应用层的框架包括了应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和由制造商制订的应用对象。如图1：
图1 ZigBee无线网络协议模型
Zigbee无线通信技术是一个由最多可由65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，非常类似现有的移动通信网络。Zigbee组网方式灵活多样，如下图2。在网络上，任何一个Zigbee网络数传模块形同移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的几十米甚至可扩展到几公里，还可以与现有的其它的各种网络实现远程连接。如下图，几种常见的组网方式。
图2 Zigbee组网方式
Zigbee无线通信技术主要是为自动化控制数据传输而产生，每个Zigbee网络节点不仅本身可以与监控对对象，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式，还可以采集和传输数字量和模拟量。
1 Zigbee无线通信技术的特点
1.1 数据传输可靠
ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。ZigBee的介质链路层（以MAC层）采用CSMA-CA碰撞避免机制，提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突，ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短，大大提高了数据传输可靠性。
1.2 网络容量大
ZigBee有三种网络器件，协调器，路由器、端结点。网络协调器是一种全功能器件。ZigBee可以构成星形、网状、类树状等多种网络结构，在每一个ZigBee组成的无线网络中，连接地址码分为16位短地址或者64位长地址。整个网络最多可以支持超过65000个网络节点，同时各个网络协调器可互相连接，形成了众多的ZigBee网络节点的数目。
1.3 数据传输速率低
ZigBee技术传输速率低，只有10～250Kb/s，更适合传输一些采集到的温度、湿度、压力、流量等简单数据。
1.4 功耗低
ZigBee设备为低功耗设备，其发射输出为0～3.6dBm，具有能量检测和链路质量指示能力，根据这些检测结果，设各可以自动调整设各的发射功率，在保证通信链路质量的条件下，最小地消耗设各能量。当处于工作模式下，信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，ZigBee节点处于休眠模式，耗电量仅仅只有1μW。设备搜索时延一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接人时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee设各非常省电。
1.5 自动动态组网、自主路由
ZigBee通过网络协调器自动建立网络，网络是动态变化的，无论是节点的能量耗尽，或者节点出现故障问题，都能使节点退出网络，而且网络在需要的时候可以向已有的网络中加人新的节点。
1.6 安全性高
ZigBee技术采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理。
具有数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别，器件可以使用接人控制清单（ACL）来防止非法器仵获取数据。
1.7 实现成本低
模块成本非常低，现在的价格是几十元人民币，无线传感器网络中可以具有成千上万的节点，网络的规模不再受到成本的制约。
2 Zigbee无线通信技的应用
ZigBee有着广阔的应用前景，其应用领域主要包括：
2.1 智能家居和楼宇
ZigBee在家庭中的应用很广泛，如空调系统的温度自动调节、照明的自动控制、窗帘的自动控制、水表、电表、煤气表计量控制、家用电器的远程控制、现代化智能楼宇系统中的消防、安防等等。
2.2 井下安全
在井下作业中，ZigBee可用于井下人员的定位、搜救，各种有毒有害气体的浓度的检测、报警、矿进的通风等。
2.3 农业控制技术
在现代化农业控制技中，ZigBee可配合种传感器，收集各种土壤信息和气候信息，如温度、湿度、土壤各种化学元素的测定等等。
2.4 医疗
ZigBee可与医疗专用的传感器相结合，监测病人的各种人命体征指标，如心跳、血压、呼吸等，还可以为行动不便者的制作紧急呼叫器。
2.5 电力系统
基于ZigBee开发的电力设备，如输电线电压监测，智能路灯控制系统，无线抄表系统等等。
2.6 其它
ZigBee应用比比皆是，智能交通路况、污水无线监测、城市管网监测、停车场智能管理、复杂环境下的各种监测与检测应用等等。
总之，随着ZigBee无线网络技术不断地发展，正广泛应用于自动控制和远程控制的各个领域，它是无线网络技术发展的重要给成部分，具有重要的作用。
参考文献：
[1]Jeff Wills.Will HVAC Control go wireless[J].ASHRAE Journal，2004（7）：46-52.
[2]飞思卡尔中国有限公司.飞思卡尔的802.15.4 ZigBee——轻松实现无线连接[J].半导体技术，2004（7）：80-81.
[3]原羿，苏鸿根.基于ZigBee技术的无线网络应用研究[J].计算机应用与软件，2004（06）：89-91.
作者单位：赤峰学院计算机与信息工程学院，内蒙古赤峰 024000