無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路的規格種類(lèi)繁多，像是最常見(jiàn)的Wi-Fi，則屬于高速的傳輸標準，以無(wú)線(xiàn)區域網(wǎng)路（WLAN）讓行動(dòng)裝置無(wú)線(xiàn)化的連接，得以實(shí)現。至于在智慧家庭、智慧建筑、無(wú)線(xiàn)感測網(wǎng)路等領(lǐng)域，則大多不是采用Wi-Fi，而是采用ZigBee的技術(shù)來(lái)做傳輸。ZigBee以短距離、低功耗、低成本等特色，打入家庭控制與自動(dòng)化市場(chǎng)，亦獲得不少廠(chǎng)商的采用與導入。接著(zhù)讓我們深入了解ZigBee的技術(shù)與應用……

實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)應用 ZigBee應用廣泛

ZigBee是一種短距低功耗的無(wú)線(xiàn)通訊協(xié)定標準，最早系由美國Honeywell公司所提出，于1998年開(kāi)始構思與發(fā)展，推出一種能夠自我組網(wǎng)（Self Organization）的無(wú)線(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)（ad-hoc）網(wǎng)路標準，其所成立的ZigBee Alliance商業(yè)組織，于2001年向電機電子工程師學(xué)會(huì )（IEEE）提案納入IEEE 802.15.4標準規范之中，并于2005年正式發(fā)布ZigBee 1.0（又稱(chēng)ZigBee 2004）的工業(yè)規范，自此ZigBee漸漸成為各業(yè)界共通的低速短距無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)之一。

ZigBee發(fā)展到1.2版，將應用標準向外擴及，延伸到家庭娛樂(lè )與控制、無(wú)線(xiàn)感測網(wǎng)路（WSN）、工業(yè)控制、嵌入式感測、醫療數據搜集、煙幕與擅闖警示，與建筑自動(dòng)化等領(lǐng)域，并有各式各樣的應用層標準（Profile Class），當物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時(shí)代來(lái)臨，ZigBee聯(lián)盟推出2.0版，主打智慧能源規范。

更將于2015年正式推出3.0版，將過(guò)去各裝置的不同ZigBee標準統一，讓?xiě)弥g具備高度互通性、傳輸安全，同時(shí)維持其低功耗的優(yōu)勢，為物聯(lián)網(wǎng)提供最到位的產(chǎn)業(yè)標準。
[page]
ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)述 低耗短距低成本、有多種網(wǎng)路拓樸

ZigBee基于WPAN（Wireless Personal Area Network；無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)路）的應用，其底層采用IEEE 802.15.4標準規范的媒體存取控制層（Media Access Control Layer；MAC）與實(shí)體層（Physical Layer；PHY）。

主要特色有短距離（50公尺內）、低速率（250Kbps）、低耗電、低成本、低復雜度、安裝快速、可靠、安全，可支援大量網(wǎng)路節點(diǎn)（高達65，000個(gè)），以及支援多種網(wǎng)路拓撲（如Star星狀、Cluster Tree 簇樹(shù)狀、Mesh網(wǎng)狀）。

由于ZigBee的網(wǎng)路拓樸跟網(wǎng)際網(wǎng)路那樣，具有多種傳輸途徑，每個(gè)ZigBee節點(diǎn)本身可以擷取資料，或傳遞來(lái)自其他節點(diǎn)的資料。

因此當一個(gè)ZigBee網(wǎng)路節點(diǎn)被移除或是斷訊，其周遭的ZigBee裝置能夠透過(guò)ZigZag（蜿蜒曲折）的傳輸方式、如同大黃蜂那樣的連接到其目的地（Zigzag like a Bee），這也就是ZigBee的名稱(chēng)由來(lái)。更是被業(yè)界視為智慧建筑（Smart Building）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）最廣泛的協(xié)定之一。

當今的家電控制、物件辨識、醫療照護、建筑自動(dòng)化、WSN等IoT應用，很多都不需要用到高耗電的Wi-Fi傳輸協(xié)定，而藍牙的成本又較高，因此業(yè)界大都選擇低耗電、使用一個(gè)鈕扣電池即可運作長(cháng)達1年的ZigBee無(wú)線(xiàn)通訊標準，來(lái)建構該領(lǐng)域專(zhuān)屬的WPAN網(wǎng)路。ZigBee的節點(diǎn)角色，可分為FFD（Full Function Device；全功能裝置）與RFD（Reduced Function Device；縮減功能裝置）兩種。

FFD可在星狀或網(wǎng)狀的網(wǎng)路拓樸中，與任何一個(gè)節點(diǎn)溝通，可擔任整個(gè)ZigBee網(wǎng)路的控制中心（即Coordinator），或者負責擔任延展整個(gè)網(wǎng)路的中繼路由器（即Router），因此必須擁有IEEE 802.15.4 MAC層的全部功能。至于RFD則是屬于整個(gè)ZigBee網(wǎng)路中的末端裝置（即End Device），只能點(diǎn)對點(diǎn)溝通，其可省略IEEE 802.15.4 的MAC層功能，因此耗費的記憶體與電源更小。

ZigBee使用的頻段有3個(gè)：ISM的2.4GHz（全世界共通頻段標準，資料傳輸率250Kbps，16組頻道）、915MHz頻段（歐洲采用，資料傳輸率20Kbps，1組頻道）、868MHz頻段（美國采用，資料傳輸率40Kbps，10組頻道）。雖然不同頻段有不同的傳輸速率和距離，尤其后兩者都是Sub-GHz（低于1GHz）的頻寬，但藉由提升ZigBee的射頻功率，還是能將傳輸速率提高。

以ISM的2.4GHz頻段來(lái)說(shuō)，被切割成16 個(gè)頻道，其采用DSSP（Direct Sequence Spread Spectrum；直接序列展頻）的展頻方式，將要發(fā)送的基頻（Base Band）訊號，轉換成低能量、高頻寬的展頻訊號（Spreading Signal）之后，再傳送出去，因此可以提高抗環(huán)境干擾的能力。

ZigBee的各種通訊協(xié)定與應用標準

ZigBee在2005年公布的1.0版（ZigBee 2004），主要制定了其N(xiāo)etwork、MAC、PHY等Layer標準，到2007年發(fā)布的1.1版（ZigBee 2006）做了一些修正，到了2008年發(fā)布的1.2版（ZigBee 2007），則加入了ZigBee PRO與RF4CE （Radio Frequency for Consumer Electronics）這兩個(gè)應用協(xié)定層（Profile Class）。

ZigBee PRO主要涵蓋了各式家用或商用領(lǐng)域的協(xié)定，包括ZBA（建筑自動(dòng)化）、HC（醫療照護）、HA（家庭自動(dòng)化）、RS（零售服務(wù)）、TS（電信服務(wù)），以及 SEP（Smart Energy 1.x Protocol，SEP 1.x，智慧能源管理協(xié)定1.x）；而ZigBee RF4CE則是針對消費性應用，包括ZRC（ZigBee Remote Control，遙控）、ZID（ZigBee Input Device，輸入裝置）。

而ZigBee IP則涵蓋Smart Energy Protocol（SEP）2.0的智慧能源管理之設計規范，亦可稱(chēng)之為ZigBee 2.0規范，該規范定義了智能電網(wǎng)（Smart Grid）應用中的各種節能規范，也包括了LL（Light Link）的智慧照明規范，讓產(chǎn)業(yè)遵循該規范來(lái)設計出最符合能源效益的產(chǎn)品。

ZigBee規格再進(jìn)化 更貼近物聯(lián)網(wǎng)需求

有鑒于ZigBee 2.0與先前版本在各種領(lǐng)域，必須使用該專(zhuān)屬的應用協(xié)定，造成其跨領(lǐng)域應用的共通性受阻，加上廠(chǎng)商在推廣使用ZigBee技術(shù)的產(chǎn)品，大多會(huì )將ZigBee這個(gè)名詞淡化（例如XBee模組），使得推廣了10年的ZigBee標準，似乎不若藍牙、Wi-Fi那樣的聲名大噪。

此外，其他物聯(lián)網(wǎng)標準聯(lián)盟的興起，如Qualcomm（高通）主導的AllSeen Alliance與Intel（英特爾）主導的Open Interconnect Consortium（OIC）聯(lián)盟，再加上Zensys領(lǐng)軍之Z-Wave聯(lián)盟的進(jìn)逼，都讓ZigBee聯(lián)盟備感壓力…

因此ZigBee聯(lián)盟正加緊制訂全新的ZigBee 3.0標準，目的是要將上述的各種應用標準，變成能夠互通，不需要因為不同的場(chǎng)域應用，就必須運用不同版本的標準，使用統一標準，便可讓智慧連結一次到位。ZigBee的目標也更明確，簡(jiǎn)化成四大領(lǐng)域：Smart Homes（智慧家庭）、Connected Lighting（互連照明）、Utility Industry（公共建設）、Retail Services（零售服務(wù)）。

ZigBee 3.0定義了超過(guò)130個(gè)設備和最廣泛的設備類(lèi)型，包括家庭自動(dòng)化、照明、能源管理、智慧家電、安全、感測器和醫療保健監控產(chǎn)品。將專(zhuān)業(yè)人士的應用等級推向消費者使用等級，達到輕易透過(guò)DIY來(lái)安裝；而ZigBee 3.0規格可以向下相容，支援ZigBee PRO所定義的種類(lèi)、指令、功能，讓所有ZigBee裝置都能互通。

由于有先前ZigBee 2.0在業(yè)界的基礎，因此ZigBee 3.0的出現，可看出ZigBee聯(lián)盟成員亟欲力捧該標準，成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標準的決心。ZigBee 3.0將于2015年CES展首度展示，其標準也將于2015年第4季正式公布。

相關(guān)閱讀：

十問(wèn)十答，通透了解ZigBee技術(shù)
20個(gè)問(wèn)答全面了解LED智能照明Zigbee技術(shù)
無(wú)線(xiàn)技術(shù)全解析：ZigBee/WiFi/藍牙對比