目前LED智能照明行業(yè)處于百花齊放的狀態(tài)，比如控制傳輸的方式包括紅外線(xiàn)、WiFi、藍牙、ZigBee等。標準的建立需要一個(gè)過(guò)程，目前尚未達成統一，不過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)議在業(yè)界呼聲最高，未來(lái)有望成為主流。

 

 

A：在藍牙技術(shù)的使用過(guò)程中，人們發(fā)現藍牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在許多缺陷。對工業(yè)，家庭自動(dòng)化控制和工業(yè)遙測遙控領(lǐng)域而言，藍牙技術(shù)顯得太復雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規模太小等……而工業(yè)自動(dòng)化，對無(wú)線(xiàn)數據通信的需求越來(lái)越強烈，而且，對于工業(yè)現場(chǎng)，這種無(wú)線(xiàn)數據傳輸必需是高可靠的，并能抵抗工業(yè)現場(chǎng)的各種電磁干擾。因此，經(jīng)過(guò)人們長(cháng)期努力，ZigBee協(xié)議在2003年中正式問(wèn)世了。另外，ZigBee使用了在它之前所研究過(guò)的面向家庭網(wǎng)絡(luò )的通信協(xié)議Home RF Lite。

 

 

A： 首先ZigBee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。根據這個(gè)協(xié)議規定的技術(shù)是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，主要適合于自動(dòng)控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設備中，同時(shí)支持地理定位功能。由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)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(zhù)這樣的方式構成了群體中的通信“網(wǎng)絡(luò )”，因此ZigBee的發(fā)明者們形象地利用蜜蜂的這種行為來(lái)形象地描述這種無(wú)線(xiàn)信息傳輸技術(shù)。

 

 

A： ZigBee的特點(diǎn)主要有以下八個(gè)方面：

　　

（1）低功耗：在低耗電待機模式下，2節5號干電池可支持1個(gè)節點(diǎn)工作6-24個(gè)月，甚至更長(cháng)。這是ZigBee的突出優(yōu)勢。相比之下藍牙可以工作數周、WiFi可以工作數小時(shí)；

　　

（2）低成本：通過(guò)大幅簡(jiǎn)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，全功能的主節點(diǎn)需要32KB代碼，子功能節點(diǎn)少至4KB代碼，而且ZigBee的協(xié)議專(zhuān)利免費；

　　

（3）低速率：ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿(mǎn)足低速率傳輸數據的應用需求；

　　

（4）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，這指的是相鄰節點(diǎn)間的距離。如果通過(guò)路由和節點(diǎn)間通信的接力，傳輸距離將可以更遠；

　　

（5）短時(shí)延：ZigBee的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態(tài)只需15ms，節點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )只需30ms，進(jìn)一步節省了電能。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(luò )結構，由一個(gè)主節點(diǎn)管理若干子節點(diǎn)，最多一個(gè)主節點(diǎn)可管理254個(gè)子節點(diǎn)；同時(shí)主節點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)管理，最多可組成65000個(gè)節點(diǎn)的大網(wǎng)；

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

 

（8）免執照頻段：采用直接序列擴頻在工業(yè)科學(xué)醫療2.4GHz(全球)頻段。

　　

A：ZigBee技術(shù)本身，就是因為蘭牙技術(shù)不能滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化中，對低數據量、低成本、低功耗、高可靠性的無(wú)線(xiàn)數據通信的需求而產(chǎn)生的。因為，對于工業(yè)現場(chǎng)，這種無(wú)線(xiàn)數據傳輸必需是高可靠的，并能抵抗工業(yè)現場(chǎng)的各種電磁干擾。ZigBee技術(shù)中，使用網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結構，自動(dòng)路由，動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，直序擴頻的方式，就是為了滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化控制現場(chǎng)的這種需要。

　　

A： ZigBee使用IEEE802.15.4協(xié)議，這是一種低傳送速率的無(wú)限PAN的協(xié)議。在標準化方面，IEEE802.15.4工作組主要負責制定物理層和MAC層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現有的標準，高層應用、測試和市場(chǎng)推廣等方面的工作將由ZigBee聯(lián)盟負責。

　　

目前IEEE所制訂的無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)絡(luò )WPAN大致有四：

　　

1）IEEE 802.15.1Bluetooth，藍芽v1.1；

　　

2）IEEE 802.15.2Bluetooth，藍芽補充規范，降低與WiFi同范疇內運用時(shí)的相互干擾問(wèn)題；

　　

3）IEEE 802.15.3WiMEDIA，標準速、高速WPAN；IEEE 802.15.3a UWB，高速WPAN；

　　

4）IEEE 802.15.4ZigBee，低速WPAN (又稱(chēng)WSAN, S代表Sensor)。

　　

　　

A：在我國和世界上大多數其他國家，一般使用無(wú)線(xiàn)電設備都是要付頻率使用費的，包括手機通信，只不過(guò)移動(dòng)運營(yíng)商已經(jīng)向國家支付了這筆費用，并通過(guò)號碼占用費等方式向用戶(hù)收取了這筆費用。在使用其它無(wú)線(xiàn)設備時(shí)，你首先要向國家相關(guān)部門(mén)申請頻率使用許可，然后根據你的無(wú)線(xiàn)設備所使用的頻率，功率大小和數量收取費用。這是一筆不小的費用，一般設備一年往往要交納幾千元的費用。

　　

而免費頻段，是指各個(gè)國家根據各自的實(shí)際情況，并考慮盡可能與世界其他國家規定的一致性，而劃分出來(lái)的一個(gè)頻段，專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)，醫療以及科學(xué)研究使用（ISM頻段），不需申請而可以免費使用的頻段。我們國家的2.4G頻段，就是這樣一個(gè)頻段。然而，為了保證大家都可以合理使用，國家對該頻段內的無(wú)線(xiàn)收發(fā)設備，在不同環(huán)境下的使用功率做了相應的限制，例如在城市環(huán)境下，發(fā)射功率不能超過(guò)100mW。

　　

　　

A：ZigBee局域網(wǎng)絡(luò )不僅可以通過(guò)提高每個(gè)節點(diǎn)模塊的發(fā)射功率和接收靈敏度以及增加節點(diǎn)數量來(lái)擴展網(wǎng)絡(luò )，而且還可以通過(guò)傳統的互聯(lián)網(wǎng)去監控路途遙遠的ZigBee控制網(wǎng)絡(luò )。

　　

但是，在進(jìn)行擴張要注意的是：

　　

1）隨著(zhù)發(fā)射功率的增加，耗電量自然要增大，只要求耗電也大，便會(huì )失去ZigBee本身電能消耗很低的優(yōu)勢；

　　

2）盡管2.4Ghz是免費頻段，但是不能超過(guò)電波法中對于最大功率的限制。

　　

　　

A：同樣的頻段，采用不同的通信方式則結果也許會(huì )有很大的差別，例如ASK、FSK、FHSS、DSSS等抗干擾能力，通信安全保密性，可靠性都各不相同。ZigBee系統和CDMA系統一樣，都采用的是直序擴頻技術(shù)（DSSS)，它是一種抗干擾能力極強，保密性和可靠性都很高的通信方式。如果你使用過(guò)這兩種技術(shù)的通信產(chǎn)品，你會(huì )發(fā)現兩者在可靠性上不同凡響。

　　

由于擴頻技術(shù)在正常通信時(shí)所要求的信噪比可以很低，就是說(shuō)，在干擾很強的環(huán)境下，它仍然能夠正常工作。根據計算和實(shí)驗，這相當于接收靈敏度提高了7dBm，也不容易干擾別人。換句話(huà)說(shuō)，它可以使用較低的功率傳輸更遠的距離。

 

　　

A：其優(yōu)點(diǎn)如下：

　　

（1）可靠性高：由于ZigBee模塊的集成度遠比一般數傳電臺高，分離元器件少，因而可靠性更高；

　　

（2）使用方便安全：因為集成度高，比起一般數傳電臺來(lái)，ZigBee收法模塊體積可以做得很小，而且功耗低，最大發(fā)射電流比一個(gè)CDMA手機還要小許多，因而很容易集成或直接安放在到設備之中，不僅使用方便，而且在戶(hù)外攜帶使用時(shí)不容易受到損壞；

　　

（3）抗干擾力強，保密性好，誤碼率低：ZigBee收發(fā)模塊使用的是2.4G直序擴頻技術(shù)，比起一般FSK,ASK和跳頻的數傳電臺來(lái)，具有更好的抗干擾能力，和更遠的傳輸距離；

　　

（4）免費頻段：ZigBee使用的是免費頻段，而許多數傳電臺所使用的頻段不僅需要申請，而且每年都需要向國家無(wú)委會(huì )交納相當的頻率使用費；

　　

（5）價(jià)格低：ZigBee數傳模塊的價(jià)格只有具有類(lèi)似功能的數傳電臺的幾分之一。

　　

A：簡(jiǎn)單的說(shuō)，ZigBee是一種高可靠的無(wú)線(xiàn)數傳網(wǎng)絡(luò )，類(lèi)似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò )，ZigBee數傳模塊類(lèi)似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )基站。通訊距離從標準的75米到幾百米、幾公里，并且支持無(wú)線(xiàn)擴展。

　　

ZigBee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線(xiàn)數傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線(xiàn)數傳網(wǎng)絡(luò )平臺，十分類(lèi)似現有的移動(dòng)通信CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )數傳模塊類(lèi)似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )范圍內，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里。

　　

與移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)不同的是，ZigBee網(wǎng)絡(luò )主要是為工業(yè)現場(chǎng)自動(dòng)化控制數據傳輸而建立，因而，它必須具有簡(jiǎn)單，使用方便，工作可靠，價(jià)格低的特點(diǎn)。而移動(dòng)通信網(wǎng)主要是為語(yǔ)音通信而建立,每個(gè)基站價(jià)值一般都在百萬(wàn)元人民幣以上，而每個(gè)ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)不僅本身可以作為監控對象，例如其所連接的傳感器直接進(jìn)行數據采集和監控，還可以自動(dòng)中轉別的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)傳過(guò)來(lái)的數據

　　

除此之外，每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內，和多個(gè)不承擔網(wǎng)絡(luò )信息中轉任務(wù)的孤立的子節點(diǎn)（RFD）無(wú)線(xiàn)連接。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)（FFD和RFD）可以支持多達31個(gè)的傳感器和受控設備，每一個(gè)傳感器和受控設備終可以有8種不同的接口方式?？梢圆杉蛡鬏敂底至亢湍M量。

　　

　　

A：舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就可以說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，當一隊傘兵空降后，每人持有一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )模塊終端，降落到地面后，只要他們彼此間在網(wǎng)絡(luò )模塊的通信范圍內，通過(guò)彼此自動(dòng)尋找，很快就可以形成一個(gè)互聯(lián)互通的ZigBee網(wǎng)絡(luò )，由于人員的移動(dòng)，彼此間的聯(lián)絡(luò )還會(huì )發(fā)生變化。因而，模塊還可以通過(guò)重新尋找通信對象，確定彼此間的聯(lián)絡(luò )，對原有網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行刷新。這就是自組織網(wǎng)。

　　

A：網(wǎng)狀網(wǎng)通信實(shí)際上就是多通道通信，在實(shí)際工業(yè)現場(chǎng)，由于各種原因，往往并不能保證每一個(gè)無(wú)線(xiàn)通道都能夠始終暢通，就像城市的街道一樣，可能因為車(chē)禍，道路維修等原因使得某條道路的交通出現暫時(shí)中斷，此時(shí)由于我們有多個(gè)通道，車(chē)輛（相當于我們的控制數據）仍然可以通過(guò)其他道路到達目的地。而這一點(diǎn)對工業(yè)現場(chǎng)控制而言則非常重要。

　　

　　

A：所謂動(dòng)態(tài)路由是指網(wǎng)絡(luò )中數據傳輸的路徑并不是預先設定的，而是傳輸數據前，通過(guò)對網(wǎng)絡(luò )當時(shí)可利用的所有路徑進(jìn)行搜索，分析它們的位置關(guān)系以及遠近，然后選擇其中的一條路徑進(jìn)行數據傳輸。

　　

在我們的網(wǎng)絡(luò )管理軟件中，路徑的選擇使用的是“梯度法”，即先選擇路徑最近的一條通道進(jìn)行傳輸，如傳不通，再使用另外一條稍遠一點(diǎn)的通路進(jìn)行傳輸，以此類(lèi)推，直到數據送達目的地為止。

　　

在實(shí)際工業(yè)現場(chǎng)，預先確定的傳輸路徑隨時(shí)都可能發(fā)生變化，或者因各種原因路徑被中斷了，或者過(guò)于繁忙不能進(jìn)行及時(shí)傳送。動(dòng)態(tài)路由結合網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結構，就可以很好解決這個(gè)問(wèn)題，從而保證數據的可靠傳輸。

　　

　　

A：其特點(diǎn)為：

　　

（1）無(wú)網(wǎng)絡(luò )使用費：使用移動(dòng)網(wǎng)需要長(cháng)期支付網(wǎng)絡(luò )使用費，而且是按節點(diǎn)終端的數量計算的，而ZigBee沒(méi)有這筆費用；

　　

（2）設備投入低：使用移動(dòng)網(wǎng)需要購買(mǎi)移動(dòng)終端設備，每個(gè)終端的價(jià)格在人民幣 1000元上下，而使用ZigBee網(wǎng)絡(luò )，不僅ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)模塊（相當于基站）費用每只人民幣不到1000元，而且，主要使用的網(wǎng)絡(luò )子節點(diǎn)（相當于手機）的價(jià)格還要低得多；

　　

（3）通信更可靠：由于現有移動(dòng)網(wǎng)主要是為手機通信而設計的，盡管CDMA-1X 和GPRS可以進(jìn)行數據通信，但實(shí)踐發(fā)現，不僅通信速率比設計速率低很多，而且數據通信的可靠信、連續性在許多情況下也得不到保證。而ZigBee網(wǎng)絡(luò )則是專(zhuān)門(mén)為控制數據的傳輸而設計的，因而控制數據的傳輸具有相當的保證；

　　

（4）高度的靈活性和低成本：首先，通過(guò)使用覆蓋距離不同，功能不同的ZigBee 網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，以及其它非ZigBee系統的低成本的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，建立起一個(gè)ZigBee局部自動(dòng)化控制網(wǎng)，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)與遠端的計算機相連，從而實(shí)現低成本，高效率的工業(yè)自動(dòng)化遙測遙控；

　　

（5）比起現有的移動(dòng)通信網(wǎng)來(lái)，盡管ZigBee僅僅只是一個(gè)局域網(wǎng)，但通過(guò)供足夠的數據出口，它可以“無(wú)限”擴大它的覆蓋范圍，而且可以與現有的移動(dòng)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和其它通信網(wǎng)絡(luò )相連接。并通過(guò)這些網(wǎng)絡(luò )將許多個(gè)ZigBee局域網(wǎng)相互連成為一個(gè)整體。有效的解決移動(dòng)網(wǎng)的盲區覆蓋問(wèn)題：我們知道，現有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )在許多地方存在盲區，特別是鐵路，公路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個(gè)移動(dòng)基站或直放站的費用是相當可觀(guān)的，此時(shí)使用ZigBee網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行盲區覆蓋不僅經(jīng)濟有效，而且往往是現在唯一可行手段。

　　

A：ZigBee網(wǎng)絡(luò )還可以通過(guò)接口卡等多種方式，與互聯(lián)網(wǎng)、GPRS網(wǎng)、CDMA1x網(wǎng)以及其它通信系統線(xiàn)連接，從而實(shí)現遠程操控。你也可以通過(guò)其它網(wǎng)絡(luò )，將兩個(gè)或多個(gè)局部ZigBee網(wǎng)絡(luò )連接在一起。

　　

　　

A：ZigBee技術(shù)的目標就是針對，工業(yè)，家庭自動(dòng)化，遙測遙控，例如燈光自動(dòng)化控制，傳感器的無(wú)線(xiàn)數據采集和監控，電力和物流管理等應用領(lǐng)域。

 

　　

A：要求低功耗，低數據量（250KPS） ，低成本，使用免費的ISM頻段（2.4G） ，高的抗干擾性能的直序擴頻通信方式(DSSS)，高保密性(64位出廠(chǎng)編號和支持AES-128加密)，高集成度和高的可靠性；節點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，采用了包括網(wǎng)狀網(wǎng)在內的拓撲結構，使用了碰撞避免機制，信息在整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )中通過(guò)自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸的可靠性。

　　

　　

A：ZigBee應用范圍非常廣泛，可以針對工業(yè)自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、遙測遙控、汽車(chē)自動(dòng)化、農業(yè)自動(dòng)化和醫療護理、油田、電力、礦山和物流管理等應用領(lǐng)域。

　　

實(shí)際應用舉例如下：照明控制、環(huán)境控制、自動(dòng)讀表系統、各類(lèi)窗簾控制、煙霧傳感器、醫療監控系統、大型空調系統、內置家居控制的機頂盒及萬(wàn)能遙控器、暖氣控制、家庭安防、工業(yè)和樓宇自動(dòng)化。另外它還可以對局部區域內移動(dòng)目標例如城市中的車(chē)輛進(jìn)行定位。

　　

　　

A：通常，符合如下條件之一的短距離通信就可以考慮應用ZigBee：

　　

    （1）需要數據采集或監控的網(wǎng)點(diǎn)多；

　?。?）要求傳輸的數據量不大，而要求設備成本低；

　?。?）要求數據傳輸可靠性高，安全性高；

　?。?）要求設備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；

　?。?）可以用電池供電；

　?。?）地形復雜，監測點(diǎn)多，需要較大的網(wǎng)絡(luò )覆蓋；

　?。?）對于那些現有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的盲區進(jìn)行覆蓋；

　?。?）已經(jīng)使用了現存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行低數據量傳輸的遙測遙控系統。

　　

　　

A：盡管?chē)鴥炔簧偃艘呀?jīng)開(kāi)始關(guān)注ZigBee這項新技術(shù)，而且也有不少企業(yè)開(kāi)始涉足ZigBee技術(shù)的開(kāi)發(fā)，然而，考慮到ZigBee本身是一種新的系統集成技術(shù)，應用軟件的開(kāi)發(fā)必須用網(wǎng)絡(luò )傳輸，射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結合在一起，所以對于初期開(kāi)發(fā)的企業(yè)來(lái)說(shuō)具有一定的技術(shù)難度。

　　

由于各方面的制約，ZigBee技術(shù)的大規模商業(yè)應用還有待時(shí)日。但是目前已經(jīng)展示出非凡的應用價(jià)值，相信隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會(huì )得到更大的應用。

　　

但是，我們還應該清楚的認識到，基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )才剛剛開(kāi)始發(fā)展，它的技術(shù)、應用都還遠遠談不上成熟，國內企業(yè)應該抓住商機，加大投入力度，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。