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被蓝牙软肋成就的ZigBee,面对蓝牙Mesh还能有底气?

2017/09/02
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阅读需 14 分钟
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今年 7 月,蓝牙正式摆脱了“独立军”的局面,蓝牙技术联盟宣布新的蓝牙连接标准支持网状网络协议(Mesh),但明眼人都明白,这是要硬怼 ZigBee 啊!


那么这期《趣科技》我们就来看看 Zigbee 如何在智能硬件物联网领域活出自己的精彩。


先来段老生常谈的话题,Zigbee 的身世与来源。

蓝牙不争气,才有了新贵 ZigBee
ZigBee 协议在 2003 年正式问世,算是无线通信协议中的新贵。而其问世,只是源于蓝牙太不“争气”,存在技术复杂、功耗大、传输距离近、组网规模小等短板。而工业自动化,对无线数据通信的需求越来越强烈,需要做到高可靠。

NB-IoT 大名是基于蜂窝的窄带物联网,很巧的是 ZigBee 的名字也和蜜蜂有关。蜜蜂(Bee)是通过蜜蜂舞来与同伴进行沟通的,蜜蜂舞的同时会带来“嗡嗡”(Zig)的声响,于是脑动打开的前辈找到了命名无线信息传输技术的灵感,于是 IEEE802.15.4 协议就这样被命名为 ZigBee。

ZigBee:打铁还需自身硬
ZigBee 是一项开放性的全球化标准,专为 M2M 网络而设计。主要适合于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能。可工作在 2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和 915 MHz(美国流行)3 个频段上,分别具有最高 250kbit/s、20kbit/s 和 40kbit/s 的传输速率,它的传输距离一般 10~75m 的范围内。

ZigBee  在中国采用 2.4G 的 ISM  频段,是免申请和免使用费的频率,在 2.4G 的频段上具有 16 个信道,带宽为 250K。

 

 

ZigBee 提供 128 位 AES 加密,支持 Mesh 网络,允许网络节点通过多个路径连接在一起。Zigbee 是一个由可多到 65000 个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个 Zigbee 网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点间的距离可以从标准的 75m 无限扩展。


如今,ZigBee 已玩转应用环境复杂的工业领域。它又有着怎样的实力呢?下面与非小编就来说说 ZigBee 的特点。

低复杂性

ZigBee 协议的大小一般限制 4~32KB,而蓝牙和 wi-fi 却超过 100KB。


低功耗

ZigBee 发射功率仅为 1mW,而且还有休眠模式助阵。据估算,两节 5 号电池可支持 ZigBee 设备 6 个月到 2 年使用,试问,其他无线设备可做到?


网络容量大、建网方便

ZigBee 技术具有强大的组网能力,可形成星型、树型和 MESH 网状网,可以根据实际项目需要来选择合适的网络结构。

一个星型结构的 ZigBee 网络最多可以容纳 1 个主设备和 254 个从设备,同一区域允许多达 100 个 ZigBee 网络共存,而一个网络中可可做到 65000 个节点连接,且可以能够自动建立其所想要的网络。

时延短

通信时延与休眠状态激活的时间都是非常短,典型的搜索设备时延为 30ms,休眠激活、活动设备信道接入都只需 15ms。ZigBee 深博时延要求苛刻的无线控制应用的欢心。

安全、可靠
ZigBee 采取碰撞避免策略,在 2.4G 的频段上具有 16 个信道,在 2.405GHz ~2.480GHz 间分布,信道间隔为 5M,具有很强的信道抗串扰能力。

MAC 层采用了完全确认的数据传输模式。同时,ZigBee 提供了基于循环沉余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,AES-128 的加密算法。

实验证明在信噪比为 4dB 的情况下,ZigBee 误码率为 10 -9 ;而同样误码率下,蓝牙信噪比要达 16dB,WLAN802.11b 要达 10dB。ZigBee 抗干扰力明显占上风。

本期《趣科技》就到这里,我们下期见!

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与非网编辑,网名小老虎。通信工程专业出身,喜欢混迹在电子这个大圈里。曾经身无技术分文,现在可以侃侃电子圈里那点事。喜欢和学生谈谈心情、聊聊理想,喜欢和工程师谈谈生活、聊聊工作。不求技术“上进”,只求结交“贵圈”的朋友!