简析Zigbee技术的如何实现及性能优势

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网络不仅可以“无限”扩展开来，而且还可以与现有的其它的各种网络连接。

ZigBee通过自组网的方式，以协调器为核心（主要起构建网络和中心节点的作用），其他节点自由加入其构建的网络中，默认组的是mesh网络，自愈性强，组网容量大，如F8913D ZigBee模块或者F8914-E ZigBee终端，可以实现最大100-255个节点互相通信。最远传输距离可达到2KM（海边空旷无遮挡环境），在笔直高速公路上测试也可以达到600-800米。

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是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其在工业中广泛应用的优势就是可以自由组网，且不产生运营费用。但由于其使用的是2。4G高频传输，其穿透性及传输距离都受到制约。实际传输距离几十米到几百米。

低功耗

由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee设备非常省电。据估算，在低耗电待机模式下，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比之下蓝牙可以工作数周、WiFi可以工作数小时；这是其它无线设备望尘莫及的。

成本低

通过大幅简化协议是成本很低（不足蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5—2.5美元，ZigBee协议还比较机智地使用免专利费技术。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

短时延

ZigBee的响应速度较快，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，活动设备信道接入的时延为15ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3-10s、WiFi需要3s。设备激活快，点播中的消息确认是微秒级别。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制（如工业控制场合等）应用。

网络容量大

ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，一个星状结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络， 而且网络组成灵活。同时主节点还可由上一层网络节点管理 并且在一个网络中最多可以有65000个节点连接。

实际CC2530组建的网络基本能达到100个节点。“绿野千传”项目成功部署了1000个节点。

可靠

采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。CSMA-CA，校验以及自动的路由修复都保证了zigbee的无线通信是相对可靠的。

安全

ZigBee提供了基于循环沉余校验（CRC）的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证， 采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。

自组织和自愈性

协调器自动建立网络，有节点故障时网络可以自我修复。