ZigBee无线通信技术与应用前景浅析
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00
1引言
ZigBee无线通信技术作为一种介于无线标记技术和蓝牙之间双向无线通信技术，以其距离短、功耗少、速度慢、成本低、可靠性高的特点，正一步步进入无线通信领域的浪潮中。
该技术是基于IEEE批准的802.15.4无线标准研制开发的有关自组网、安全和应用软件方面的技术[1]。ZigBee协议框架如图一所示。ZigBee无线通信技术主要适合于对距离、功耗以及传输速率要求不高的各种电子设备之间进行数据传输的场景。
2 ZigBee无线通信技术的优势
（1）功耗低。ZigBee无线通信技术的传输速率较低，且其发射功率仅为1mW，故采用ZigBee技术的设备非常省电。同时，ZigBee技术运行时，采用休眠模式，更有效的减少了功耗。
（2）成本低。含有ZigBee无线通信技术的模块，起始时成本在大约在6美元。不过随着ZigBee无线通信技术的不断普及，在未来几年，很有可能降到1.8美元左右。ZigBee无线通信协议免专利费也为ZigBee技术的广泛使用奠定基础。
（3）时延短。通信时延和从休眠状态激活的实验都非常短，故对实验要求较高的无线控制设备上面可以采用ZigBee无线通信技术。
（4）网络容量大。每个ZigBee网络最多可以容纳的设备数量有255个。网络容量大且网络组成较为灵活为ZigBee技术的进一步推广做了铺垫。
ZigBee无线网络网状拓扑结构如图二所示。
（5）可靠性高。ZigBee无线通信技术采取了CSMA/CA方法。其为需要固定带宽的通信业务预留专用时隙，避免了发送数据时产生的竞争和冲突。在MAC层采取了完全确认的数据传输模式。每个发送的数据包都必须在等待接收方的确认信息后才可以进行下一个数据包的传输。在传输过程中，如果出现问题可以进行数据包的重发。
（6）安全性高。ZigBee技术提供CRC（循环冗余校验）的数据包完整性检查功能，同时，支持鉴权和认证。在保密方面，其采用了AES-128的加密算法，各个应用可以较为灵活地确定其安全属性。
3 ZigBee无线通信技术的应用场景
ZigBee无线通信技术起初是希望发展一种易于建构的低成本无线网络。在其发展的初期，ZigBee无线通信技术主要以工业或企业市场为主，致力于工业或企业的感应式网络，如提供感应辨识、灯光与安全控制等功能。随后，将逐渐把市场拓展至家庭应用，给整个社会提供便利。
采用ZigBee无线通信技术的应用场景如下，通常满足其中之一即可：
（1）设备预算少，成本低，数据传输量小；
（2）设备整体体积小，无法放置较大的模块；
（3）只能使用一次性电池，不能进行足够的电力支持；
（4）频繁更换电池或者反复充电难度较大，不易实现；
（5）在通信时需要较大范围的通信覆盖，但网络中仅用于监测的设备繁多。
4 ZigBee无线通信技术的发展前景
ZigBee无线通信技术是一个针对传感器网络、建筑自动化等应用的短距离无线技术规范[2]。随着网络和无线通信技术的迅速兴起，ZigBee技术在未来将很快成为全球高端的无线技术。在应用上，ZigBee技术与其他标准几乎没有交叉，以其传输速率低，较好地弥补了无线通信技术在这方面的空白。在实际应用中，低速率和低成本的无线通信在自动控制、无线传感网络、家居自动化等诸多领域更贴近日常生活，具有广泛的市场[3]。
ZigBee技术以其超强的生命力和优势，应用前景被十分看好，在传感器网络、工业、农学、医学等方面值得广大技术人员研究。
5 结语
本文阐述了ZigBee技术的概念、特点，讨论了ZigBee技术的应用场景，并且对其技术本身进行了分析和展望。并非是ZigBee技术本身的特点，而是其丰富而便捷的应用，使其在无线通信技术领域博得一席之地。随着科学技术的不断发展和进步，我们相信，在不远的未来，带有ZigBee功能的设备将会走入千家万户，以其丰富便捷的特性极大地改善我们的生活。
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