ZigBee是智能家居市場下一個引爆點?

發布時間:2018-12-24
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【中國安防展覽網 】看到ZigBee這個名字,我們大概能猜到它的由來離不開“蜜蜂”。蜜蜂(bee)是用“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀“翩翩起舞”來進行通訊,因此,這個形象的名字由此產生??墒且呀浻辛薟iFi、藍牙,為何還需要ZigBee?


雖然藍牙技術許多優點,但對工業、家庭自動化控制和工業遙測遙控領域而言,它顯得太復雜,功耗大,距離近,組網規模太小等。


特別是在工業自動化領域,對無線數據通信的需求越來越強烈。對于工業現場,這種無線數據傳輸必需有很高的可靠性,并能抵抗工業現場的各種電磁干擾。


因此,ZigBee協議在2003年正式問世。


ZigBee的Mac層、PHY層基于 IEEE802.15.4協議。根據這個協議規定的技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術,可以嵌入各種設備中,同時支持地理定位功能。


ZigBee有何魅力?


1、低功耗


在低耗電待機模式下,2節5號干電池可支持1個節點工作6-24個月,甚至更長。這是ZigBee的突出優勢。相比之下藍牙可以工作數周、WiFi可以工作數小時;


2、低成本


通過大幅簡化協議是成本很低(不足藍牙的1/10),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,全功能的主節點需要32KB代碼,子功能節點少至4KB代碼,而且ZigBee的協議專利免費;


3、短時延


ZigBee的響應速度較快,一般從睡眠轉入工作狀態只需15ms,節點連接進入網絡只需30ms,進一步節省了電能。相比較,藍牙需要3-10s、WiFi需要3s;


4、高容量


ZigBee可采用星狀、片狀和網狀網絡結構,由一個主節點管理若干子節點,最多一個主節點可管理254個子節點;同時主節點還可由上一層網絡節點管理,最多可組成65000個節點的大網;


5、高安全


ZigBee提供了三級安全模式,包括無安全設定、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)的對稱密碼,以靈活確定其安全屬性。


發展:最新ZigBee3.0推出


ZigBee協議的誕生源于對工業物聯網的需求,之后,為了滿足不同的應用背景,ZigBee聯盟先后頒布了一系列協議。然而,這些應用層協議獨立并不互通。


早期ZigBee版本由于標準化較差,給了廠商太多選擇,很多廠商雖然采用了ZigBee HA的協議,但是終端的智能家居廠商根據自家的需求定制化了ZigBee HA,而非標準ZigBee協議,導致不同廠家產品并不能互聯互通。


2016年5月,ZigBee聯盟推出了ZigBee3.0標準,其主要的任務就是為了統一上述眾多應用層協議,解決了不同應用層協議之間的互聯互通問題。用戶只要購買任意一個經過ZigBee3.0的網關就可以控制不同廠家基于ZigBee3.0的智能設備。


產業聯盟不斷擴大


2001年8月,Zigbee聯盟成立,成員包括國際著名半導體生產商、技術提供者、技術集成商以及最終使用者。


今年,Zigbee聯盟推出“認證轉讓計劃”,簡單來說就是聯盟推進者、參與者成員按照Zigbee的規定可提供白標認證產品對客戶提供貼牌服務,同時保留該產品認證資格。


這樣的措施能夠讓一些非成員公司進入快速發展的物聯網市場,無需自己投入專業資源開發設計相關產品。


未來是挑戰 也是機遇


1、應用


ZigBee應用范圍非常廣泛,除了上文提到的工業自動化、家庭自動化、遙測遙控等,它還用于汽車自動化、農業自動化和醫療護理、油田、電力、礦山和物流管理等領域。


具體來說,ZigBee應用于照明控制、環境控制、自動讀表系統、各類窗簾控制、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能遙控器、暖氣控制和樓宇自動化等。


而近年來,關于智能家居的無線聯網標準一直爭議不斷,常常拿來比較的就是ZigBee與WiFi,兩者對比有哪些優劣?見下圖。





此外,ZigBee技術在智能家居中的應用,具有以下優點:


抗干擾力強


ZigBee收發模塊使用的是2.4G直序擴頻技術,比起一般FSK,ASK和跳頻的數傳電臺來,具有更好的抗干擾能力。


保密性好


ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能,加密算法采用通用的AES-128,長達128位的密碼給ZigBee信號傳輸的保密性提供了保障。


可擴展性強


ZigBee組網容易,自恢復能力強,因此,便于在智能家居中進行擴展,增加新設備。


2、挑戰

ZigBee技術在智能家居中,固然有著加密高,安全性好等優點。然而,我們不得不認識到,成本高,自組網和巨大的網絡容量成了擺設等問題,也制約著ZigBee技術在智能家居產品中的應用和推廣。靈活運用ZigBee技術的優點,并且克服其缺點,才能夠更好地提供高性價比、高可靠性的智能家居產品。


結語:雖然,我國基于ZigBee技術的無線網絡仍然處于探索階段,它的技術、應用還未成熟。國內企業在此時加大投入力度,或許可以抓住商機,推動整個行業的發展,進而引爆智能家居市場!


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