藍牙技術(shù)在1994年就提出來了，和藍牙相比，ZigBee應該是晚輩。考慮到藍牙技術(shù)在組網(wǎng)能力、可靠性等方面的局限性，市場上迫切需要一個適合商業(yè)或工業(yè)領(lǐng)域的無線技術(shù)。在此背景下，zigbee技術(shù)聯(lián)盟在2001年成立，主要負責推動ZigBee標準的制訂和推廣。
zigbee技術(shù)
zigbee技術(shù)特點
ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡技術(shù)，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。智能家居是一個多功能的綜合技術(shù)系統(tǒng)，它以家庭住宅為平臺，利用先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)，將家庭中的各種電器設備通過某種形式的網(wǎng)絡有機地連接在一起，進行網(wǎng)絡化的綜合管理與調(diào)控，為人們提供一個舒適、安全、方便、環(huán)保和高效率的生活環(huán)
是一種低速低功耗，短距，自組網(wǎng)的無線局域網(wǎng)通信技術(shù)，于2003年被正式提出，為了彌補藍牙通信協(xié)議的高復雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等缺陷。名稱取自于蜜蜂，蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡。 ZigBee被標準化為IEEE 802.15.4，工作頻段有三個：868MHz－868.6MHz、902MHz－928MHz和2.4GHz－2.4835GHz，其中最后一個頻段世界范圍內(nèi)通用，16個信道，并且該頻段為免付費、免申請的無線電頻段。三個頻段傳輸速率分別為20kbps，40kbps以及250kbps。
ZigBee技術(shù)是近幾年逐步發(fā)展起來，很有市場潛力的一種無線連接技術(shù)。它是為了滿足低功耗、低數(shù)據(jù)量和低成本的無線網(wǎng)絡要求而誕生的。它基于IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)（WirelessPersonal AreaNetwork，WPAN）工作組的80211514標準，被稱為ZigBee技術(shù)標準。
一般來說，采用ZigBee技術(shù)的智能家電控制系統(tǒng)包括ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee紅外控制終端和家庭網(wǎng)關(guān)。ZigBee網(wǎng)絡中有兩種功能模塊，一種是ZigBee網(wǎng)絡的建立和管理的ZigBee協(xié)調(diào)器，另一種是ZigBee終端節(jié)點，控制主要是連接ZigBee網(wǎng)絡和學習型紅外遙控模塊。ZigBee協(xié)調(diào)器通過RS232串口與家庭網(wǎng)關(guān)通信，實現(xiàn)無線控制網(wǎng)絡與控制主機的連接。
完整的ZigBee協(xié)議由應用層、應用匯聚層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。IEEE80211514標準定義了物理層（PHY）和數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）；網(wǎng)絡層以上的協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟負責制定，其中應用層包括了應用支持子層（APS）、ZigBee設備對象（ZDO）和由制造商制訂的應用對象。
ZigBee以一個個獨立的工作節(jié)點為依托，利用無線通信，通過自組織方式組成星型、網(wǎng)狀和簇狀3種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，因此每個節(jié)點的功能并非完全相同。為了降低系統(tǒng)的成本，IEEE80211514定義了2種物理設備類型：全功能設備FFD （Full FunctionDevice）和精簡功能設備RFD（Reduced FunctionDevice）。
FFD節(jié)點具備控制器的功能，提供數(shù)據(jù)交換，能夠作為網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點和終端節(jié)點來使用，可以與網(wǎng)絡中任何類型的設備進行通信；RFD只能作為終端節(jié)點來使用，而且只能與FFD通信，兩個RFD節(jié)點之間不能通信。
Zigbee這一無線通信技術(shù)具有近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、安全可靠、網(wǎng)絡容量大、自組織、自愈能力強等特點，可廣泛應用于多個技術(shù)領(lǐng)域，有著廣闊的市場前景。
zigbee技術(shù)適用于什么功耗應用場合
基于Zigbee技術(shù)的傳感器網(wǎng)絡應用非常廣泛，可以幫助人們更好地實現(xiàn)生活夢想。Zigbee技術(shù)應用包括智能家庭、工業(yè)控制、自動抄表、醫(yī)療監(jiān)護、傳感器網(wǎng)絡應用和電信應用。
智能家庭：家里可能都有很多電器和電子設備，如電燈、電視機、冰箱、洗衣機、電腦、空調(diào)等等，可能還有煙霧感應、報警器和攝像頭等設備，以前我們最多可能就做到點對點的控制，但如果使用了ZigBee技術(shù)，可以把這些電子電器設備都聯(lián)系起來，組成一個網(wǎng)絡，甚至可以通過網(wǎng)關(guān)連接到 Internet，這樣用戶就可以方便的在任何地方監(jiān)控自己家里的情況，并且省卻了在家里布線的煩惱。原文位置
醫(yī)療監(jiān)護：電子醫(yī)療監(jiān)護是最近的一個研究熱點。在人體身上安裝很多傳感器，如測量脈搏、血壓，監(jiān)測健康狀況，還有在人體周圍環(huán)境放置一些監(jiān)視器和報警器，如在病房環(huán)境，這樣可以隨時對人的身體狀況進行監(jiān)測，一旦發(fā)生問題，可以及時做出反應，比如通知醫(yī)院的值班人員。這些傳感器、監(jiān)視器和報警器，可以通過ZigBee技術(shù)組成一個監(jiān)測的網(wǎng)絡，由于是無線技術(shù)，傳感器之間不需要有線連接，被監(jiān)護的人也可以比較自由的行動，非常方便。
傳感器網(wǎng)絡應用：傳感器網(wǎng)絡也是最近的一個研究熱點，像貨物跟蹤、建筑物監(jiān)測、環(huán)境保護等方面都有很好的應用前景。傳感器網(wǎng)絡要求節(jié)點低成本、低功耗，并且能夠自動組網(wǎng)、易于維護、可靠性高。ZigBee在組網(wǎng)和低功耗方面的優(yōu)勢使得它成為傳感器網(wǎng)絡應用的一個很好的技術(shù)選擇。
無線點餐系統(tǒng)：餐廳 ZigBee無線節(jié)點網(wǎng)絡，通過在餐廳、吧臺、廚房、收銀臺、處理中心部署的ZigBee節(jié)點設備構(gòu)成了完整的無線通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)了信息處理的自動化； 服務員通過手持的點餐終端處理顧客的點單，用戶訂單通過終端和大廳內(nèi)的 ZigBee 網(wǎng)絡自動的上傳到廚房和收銀臺，無線通信系統(tǒng)的 ZIGBEE 中心節(jié)點、無線 ZIGBEE 路由和無線點餐終端，夠構(gòu)成一個 蜂窩狀的通信網(wǎng)絡，任何一個節(jié)點以多調(diào)方式實現(xiàn)通信。
其中任何一個 ZIGBEE 路由器，負責與中心網(wǎng)絡的連接和數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)；所有的 ZIGBEE 路由器組成一個蜂窩網(wǎng)狀網(wǎng)絡，與 ZIGBEE 中心節(jié)點連接，中心節(jié)點設置在總服務臺，構(gòu)建成一個完整的 ZIGBEE 無線網(wǎng)絡，是個通信非常可靠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
智能交通控制系統(tǒng)：采用 ZIGBEE 和太陽能結(jié)合的無線控制系統(tǒng)，無須挖路布設控制線路，各設備之間實現(xiàn)無線自動組網(wǎng)連接，既降低了系統(tǒng)安裝成本，更重要的是避免了傳統(tǒng)安裝方式對交通干 擾所帶來的經(jīng)濟損失，而且也避免了由于城市快速發(fā)展，道路拓展等變化對原有預埋管線的干擾。
工業(yè)控制：工廠環(huán)境當中有大量的傳感器和控制器，可以利用ZigBee技術(shù)把它們連接成一個網(wǎng)絡進行監(jiān)控，加強作業(yè)管理，降低成本。
自動抄表：抄表可能是大家比較熟悉的事情，像煤氣表、電表、水表等等，每個月或每個季度可能都要統(tǒng)計一下讀數(shù)，報給煤氣、電力或者供水公司，然后根據(jù)讀數(shù)來收費。現(xiàn)在在大多數(shù)地方還是使用人工的方式來進行抄表，逐家逐戶的敲門，很不方便。而ZigBee可以用于這個領(lǐng)域，利用傳感器把表的讀數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過ZigBee網(wǎng)絡把讀數(shù)直接發(fā)送到提供煤氣或水電的公司。使用ZigBee進行抄表還可以帶來其它好處，比如煤氣或水電公司可以直接把一些信息發(fā)送給用戶，或者和節(jié)能相結(jié)合，當發(fā)現(xiàn)能源使用過快的時候可以自動降低使用速度。
電信應用：在2006年初的時候，意大利電信就宣布她研發(fā)了一種集成了ZigBee技術(shù)的SIM卡，并命名為“ZSIM”。其實這種 SIM卡只是把ZigBee集成在電信終端上的一種手段。
zigbee技術(shù)的應用
ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)國際標準規(guī)定，ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網(wǎng)絡層（NWK）、應用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規(guī)定。
Zigbee是由Zigbee聯(lián)盟設計的，該聯(lián)盟成員包括亞馬遜、三星、華為、高通和東芝。更重要的是，它正在迅速成為智能家居設備用于通信的無線協(xié)議標準。
那么ZigBee的組網(wǎng)方式與那種平常射頻芯片組網(wǎng)方式存在著怎樣的差異呢？區(qū)別可大了，先看zigbee組網(wǎng)，就是把zigbee芯片當普通的射頻芯片用，其實象這樣的方案根本不是zigbee的初衷，也根本體現(xiàn)不出zigbee的優(yōu)勢。使用zigbee的著眼點一是其超低功耗的實現(xiàn)，二是強大的組網(wǎng)能力。
為什么是zigbee？使用平常的射頻模塊，成本低，買一個現(xiàn)成的150M或300M的射頻模塊，才40元左右，如果自己有能力焊接，那就更便宜了，使用zigbee開發(fā)，單是一塊芯片就是5個美元左右，還不包括其它的外圍設備；使用現(xiàn)成的射頻模塊，開發(fā)方便，直接往TxD/RxD腳上一接，就可以使用了，如果使用zigbee芯片，光是協(xié)議棧就有40K代碼，自己還要編寫profile，開發(fā)周期長，風險大。
Zigbee技術(shù)的優(yōu)勢：
1）低功耗
由于ZigBee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee設備非常省電。據(jù)估算，在低耗電待機模式下，ZigBee設備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間，甚至更長。這是ZigBee的突出優(yōu)勢。相比之下 可以工作數(shù)周、WiFi可以工作數(shù)小時；這是其它無線設備望塵莫及的。
2）成本低
通過大幅簡化協(xié)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(jié)點需要32KB代碼，子功能節(jié)點少至4KB代碼，ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計很快就能降到1.5—2.5美元，ZigBee協(xié)議還比較機智地使用免專利費技術(shù)。低成本對于ZigBee也是一個關(guān)鍵的因素。
3）短時延
ZigBee的響應速度較快，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延30ms，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，活動設備信道接入的時延為15ms，進一步節(jié)省了電能。相比較，藍牙需要3-10s、WiFi需要3s。設備激活快，點播中的消息確認是微秒級別。因此ZigBee技術(shù)適用于對時延要求苛刻的無線控制（如工業(yè)控制場合等）應用。
4）網(wǎng)絡容量大
ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，一個星狀結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡最多可以容納254個從設備和一個主設備， 一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在最多100個ZigBee網(wǎng)絡， 而且網(wǎng)絡組成靈活。同時主節(jié)點還可由上一層網(wǎng)絡節(jié)點管理 并且在一個網(wǎng)絡中最多可以有65000個節(jié)點連接。
實際CC2530組建的網(wǎng)絡基本能達到100個節(jié)點。“綠野千傳”項目成功部署了1000個節(jié)點。
5）可靠安全
采取了碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸模式， 每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)。CSMA-CA，校驗以及自動的路由修復都保證了zigbee的無線通信是相對可靠的。
ZigBee提供了基于循環(huán)沉余校驗（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認證， 采用了AES-128的加密算法，各個應用可以靈活確定其安全屬性。
隨著zigbee技術(shù)的不斷完善，它將成為當今世界最前沿的數(shù)字化無線技術(shù)。ZigBee所具有的低功耗、低成本、低速率和使用便捷等顯著優(yōu)勢，使它必將有著廣闊的應用前景。
