作为一种低成本、低功耗、近距离、低数据速率的双向无线通信技术,ZigBee技术广泛应用在自动控制、远程控制以及家用设备联网等领域,成为近年来数字农业研究的热点之一。 ZigBee这个词语源自动物仿生学,研究发现,一只蜜蜂外出发现花粉后,就会跳Zigzag形状的舞蹈通知同伴,附近的蜜蜂依次重复,最终由距离蜂房最近的蜜蜂将花粉信息传递给蜂房内的蜂群。蜜蜂体积小,传送的信息简单,传送距离较短,信息在节点间不断传递最终到达目的节点,这样的信息传递机制与这种无线传感器网络技术十分相似,后来就用一种比喻的说法,将这种低成本、低功耗的短距离无线通信技术命ZigBee。
1。4。1 ZigBee技术的特点
ZigBee技术的主要特点在于:来自优I尔Q论T文D网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766
(1)功耗低。ZigBee设备具有特殊的电源管理模式,网络中的节点工作周期很短,大部分时间处于休眠模式,不必为了维持网络而连续工作,所以ZigBee节点功耗很低。普通温度传感器节点一个小时只需要发送一次数据,除非温度出现急剧变化;照明控制节点一天工作6-10次,或者次数更少,所以ZigBee设备非常省电。据统计,正常情况下,仅用两节五号电池,ZigBee设备工作时间可以长达五年之久,一般电池的贮藏寿命也不过如此,并不是因为ZigBee设备不耗电,而是得益于节点特殊的工作模式。这种工作模式避免了频繁更换电池或充电,从而减轻了网络维护的负担。
(2)数据传输可靠。数据传输的不可靠性是无线通信技术固有的通病,如移动电话会出现通话中断和信号不佳等现象。这是因为无线电波在传输的工程中会遭到金属、水或混凝土墙壁等物质的阻拦,以及其他复杂因素如天线设计、功率放大甚至天气状况的影响。ZigBee联盟充分意识到这一点,所以为了确保数据传输可靠提出了很多规范:采用了可靠性高的短距离无线传输标准IEEE802。15。4,结合使用正交相移键控和扩展频谱(DSSS)技术,在低信噪比环境下也能保证良好的数据传输;使用带冲突检测的载波监听多路访问技术(CSMA CA)技术,节点发送数据前先检测信道是否空闲,避免数据冲突;使用16位CRC校验确保数据传输正确;利用ZigBee网络确定数据最佳传输路径,每个数据包发送完毕后都必须等待接收节点的确认信息,保证数据包发送成功。
(3)安全性。为了确保网络通信的安全性,ZigBee使用了美国国家标准与技术研究院(NIST)推出的高级加密标准AES-128 。AES-128是全球著名的加密和解密技术,采用分组加密的协议标准,安全性能极高。ZigBee同时使用了AES-128加密和鉴别技术,既能确保ZigBee网络之外节点无法识别数据,同时又能对侵入的数据真伪进行识别,保证了网络通信的安全性。ZigBee联盟使用AES-128标准不仅因为它是全球公认可靠的标准,还在于它支持8位处理器和免专利费使用。
(4)低速率。ZigBee射频采用IEEE802。15。4收发标准,工作在2。4GHz频率上,理论传输速率可达ZSOkbps 。 2。4GHz波段是一个公用波段,WIFI, Bluetooth甚至微波炉等都工作在这个频段,为了多种技术合理使用这个波段,就必须降低ZigBee传输速率。加之实际运行时,由于等待确认、加密解密和信道冲突检测等因素,实际ZigBee数据传输速率一般在25kbps左右。ZigBee技术适用于低速率无线传输领域。
(5)公开兼容性。ZigBee技术是公开的,很多公司网站下都可下载到开发环境,如美国的飞思卡尔和德州仪器、欧洲的意法半导体以及日本的瑞萨电子。ZigBee技术具有兼容性,ZigBee联盟旨在让所有的ZigBee芯片产品都可进行交互,所以在协议和应用层面上都作出了规范,力争实现ZigBee技术的兼容。