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Zigbee全新无线网络数据通信技术
上海银洋电子有限公司   2012-07-11 07:55:33 作者:cy 来源: 文字大小:[][][]

zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的,zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全,可广泛应用于各种自动控制领域。

zigbee的由来:在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,......而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此,经过人们长期努力,zigbee协议在2003年中通过后,于2004正式问世了。

 zigbee是什么: 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,十分类似现有的移动通信的cdma网或gsm网,每一个zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站,在整个网络范围内,它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米,到扩展后的几百米,甚至几公里;另外整个zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。

例如,你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个zigbee控制网络。不同的是,zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立,而移动通信网主要是为语音通信而建立;每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个zigbee"基站"却不到1000元人民币;每个zigbee 网络节点不仅本身可以与监控对对象,例如传感器连接直接进行数据采集和监控,它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料;

 除此之外,每一个zigbee网络节点(ffd)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(rfd)无线连接。每个zigbee网络节点(ffd和rfd)可以可支持多到31个的传感器和受控设备,每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。

 zigbee技术的应用领域: zigbee技术的目标就是针对工业,家庭自动化,遥测遥控,汽车自动化、农业自动化和医疗护理等,例如灯光自动化控制,传感器的无线数据采集和监控,油田,电力,矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。

通常,符合如下条件之一的应用,就可以考虑采用zigbee技术做无线传输:需要数据采集或监控的网点多;要求传输的数据量不大,而要求设备成本低;要求数据传输可性高,安全性高;设备体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块;电池供电;地形复杂,监测点多,需要较大的网络覆盖;现有移动网络的覆盖盲区;使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。使用gps效果差,或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。

zigbee技术的特点:省电:两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间可靠:

采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突;

节点模块之间具有自动动态组网的功能,信息在整个zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息传输的可靠性。时延短:针对时延敏感的应用做了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。网络容量大:可支持达65000个节点。

安全:zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的aes-128。高保密性:64位出厂编号和支持aes-128加密

 zigbee的发展前景: zigbee技术和rfid 技术在2004年就被列为当今世界发展最快,市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道,你只需在百度,或google搜索栏中键入"zigbee",你就会看到大量的有关报道。总之,今后若干年,都将是zigbee技术飞速发展的时期。

 zigbee和现有移动网(gprs,cdma-1x)的比较:

 1.无网络使用费:使用移动网需要长期支付网络使用费,而且是按节点终端的数量计算的,而zigbee没有这笔费用;

 2.设备投入低:使用移动网需要购买移动终端设备,每个终端的价格在人民币1000元上下,而使用zigbee 网络,不仅zigbee网络节点模块费用每只人民币不到1000元,而且,主要使用的网络子节点的价格还要低得多;

 3.通信更可靠:由于现有移动网主要是为手机通信而设计的,尽管cdma-1x和gprs可以进行数据通信,但实践发现,不仅通信数率比设计速率低很多,而且数据通信的可靠信也存在一定的问题。而zigbee网络则是专门为控制数据的传输而设计的,因而控制数据的传输具有相当的保证。

 4.高度的灵活性和低成本:首先,通过使用覆盖距离不同,功能不同的zigbee网络节点,以及其它非zigbee系统的低成本的无线收发模块,建立起一个zigbee局部自动化控制网,(这个网络可以是星型,树状,网状及其共同组成的复合网结构)再通过互联网或移动网与远端的计算机相连,从而实现低成本,高效率的工业自动化遥测遥控;

 5.比起现有的移动网来,尽管zigbee仅仅只是一个局域网,覆盖区域有限,但它却可以与现有的移动网,互联网和其它通信网络相连接,将许多zigbee局域网相互连成为一个整体。有效的解决移动网的盲区覆盖问题:我们知道,现有移动网络在许多地方存在盲区,特别是铁路,公路,油田,矿山等野外,更是如此。而增加一个移动基站或直放站的费用是相当可观的,此时使用zigbee网络进行盲区覆盖不仅经济有效,而且往往是现在唯一可行手段。

 zigbee与现有数传电台的比较:

 1.可靠性高:由于zigbee模块的集成度远比一般数传电台高,分离元器件少,因而可靠性更高;

 2.使用方便安全:因为集成度高,比起一般数传电台来,zigbee收法模块体积可以做得很小,而且功耗低,例如成都西谷公司远距离传输模块(2-5公里),最大发射电流比一个cdma手机还要小许多,因而很容易集成或直接安放在到设备之中,不仅使用方便,而且在户外使用时,不容易受到破坏;

 3.抗干扰力强,保密性好,误码率低:zigbee收发模块使用的是2.4g直序扩频技术,比起一般fsk, ask和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力,和更远的传输距离;

 4.免费频段:zigbee使用的是免费频段,而许多数传电台所使用的频段不仅需要申请,而且每年都需要向国家无委会交纳相当的频率使用费。

 5.价格低:zigbee数传模块的价格只有具有类似功能的数传电台的几分之一;(2.4g,250kps,3-5公里距离dsss数传模块每只不到1000元人民币) 怎样利用zigbee尽快产生效益:为了让大家能更快更好的将zigbee技术用于解决不同应用领域的实际问题,而不需要深入了解zigbee网络本身是如何来工作的,从而大大缩短你系统集成的时间,迅速给你带来实际经济效益。 zigbee无线网络平台的c51rf-3-pk套件。

 c51rf-3-pk:功能特点:

 1、具有usb高速下载、支持iar集成开发环境;

 2、具有在线下载、调试、仿真功能;

 3、提供zigbee协议栈源代码;

 4、所有例子程序以源代码方式提供;

 5、灵活配置。根据需求可选配多种扩展开发板;

 6、开发方便、快捷、简单;

 7、c51编程。熟悉、顺手、入手快;

 8、具有液晶显示。直观、明了;

 9、扩展板提供各种扩展、多种传感器;

 10、配套教材<<zigbee2006<span>无线网络与定位实战>>;

 11、具有多年高频设计工程师提供专业、经验丰富技术支持;

 12、功能强大的c51rf-3仿真器。不仅可以实现对cc2430/cc2431开发仿真调试

 13、ieee802.15.4/zigbee协议分析仪(选配)。

 14、多种扩展板既有简单开发按键、又有液晶显示及各种传感器。不但可实现简单的cc2430/cc2431 开发,还可作于复杂的zigbee无线网络。

 15、硬件系统、软件代码程序自主设计完成保证长期技术支持。 c51rf-3-pk无线zigbee网络实验平台:一个标准的串口通信协议,用于将应用模块与你的计算机和传感器相连。如果我们的标准串口协议不能满足你具体应用的需要,原则上,我们可以根据你的具体要求加以修改。利用这个套件,你可以完全按照有线网络连接来编制你的应用程序;将实际上的无线网络,当作一个一般的有线网络来加以利用。

这个套件,具有如下演示功能:

 1.演示zigbee网络本身所具有的自动动态组网功能;

 2.演示网络中数据传输自动路由,以及数据如何在网络中传输的功能;

3.显示网络无线链路连接状况,以及每个网络节点实际数据传输统计的功能,;

 4.演示整个网络的多种数据采集功能;

5.演示控制中心对远端网络节点的控制功能;

 6.更重要的是,它除了具有如上的演示功能外,它还可用于实际网络布置中检查无线链路连接状况,对现场网络节点的具体布置效果进行评估和调整。这个套件中的每个模块提供两个usart接口,供用户直接编写自己的应用程序和它用。这样,用户可根据自己实际应用的需要,确定所需的网络节点数量和远端的具体设置后,就可以编写具体应用程序软件。当你的软件开发工作完成后,就可以直接使用我们提供的标准模块进行现场安装设置后,就可以工作了。

 
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