ZigBee技術(shù)與應用

IT技術(shù)SCI ENCE TECHNOLOGY科技資訊Zi gEe技術(shù)與應用(河海大學(xué)計算機及信息工程學(xué)院210098)摘要:本文闡述了目前最新最具發(fā)展澘力的 Zi g Bee技術(shù)的協(xié)議棧、網(wǎng)絡(luò )結構以及技術(shù)特點(diǎn),與其他技術(shù)做了粗略的比較分析,給出了 Zi gBe的應用前景和發(fā)展的最新情況。關(guān)鍵詞:近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù) Z-Wave Zi gEe中圖分類(lèi)號:TP393.01文獻標識碼:A1.引言聯(lián)盟的企業(yè)已超過(guò)150家,其中有中國的華為技術(shù)有限公司。近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在人們生活中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的作用?；?Zi gEe網(wǎng)絡(luò )的超低成本使得其發(fā)展速度非?？?目2. Zi gee技術(shù)的應用前 Zi g Bee芯片價(jià)格已低于3美元。隨著(zhù)技術(shù)的不斷完善,它Zi gee技術(shù)主要嵌入在消費性電子設備、家庭和建筑物自將成為當今最先進(jìn)的數字化無(wú)線(xiàn)技術(shù)。IEEE802.15.4工作動(dòng)化設備、工業(yè)控制裝置、電腦外設、醫用傳感器、玩具和組是 Zi gEe聯(lián)盟的核心成員和領(lǐng)導者。截止到06年2月加入該游戲機等設備中,支持小范圍的基于無(wú)線(xiàn)通信的控制和自動(dòng)化等價(jià)值戰略:管理當局明確表露公司的整體策略、特定目求,企業(yè)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站通過(guò)應用服務(wù)器對數據服務(wù)器中的信息進(jìn)行標、執行計劃的信息,更能贏(yíng)得大眾的支持與信任搜索,排序等數據操作,然后根據用戶(hù)的請求級別直接反饋相價(jià)值管理:要求公司報告那些與股東價(jià)值,尤其是其竟爭訪(fǎng)對手最相關(guān)的財務(wù)業(yè)績(jì)信息。EVA,經(jīng)濟增加值,被認為是重要的價(jià)值管理目標HnPXML1IMI民價(jià)值平臺:價(jià)值平臺上的信息基本是非財務(wù)的4.價(jià)值報告的實(shí)現價(jià)值報告主要是一種模型,一種新的解決方案。其核心就是讓投資者、債權人、有關(guān)政府監管機構及其他利益相關(guān)者提供投資和決策所需要的實(shí)時(shí)的、相對透明的企業(yè)信息。信息技術(shù)使企業(yè)組織結構、行為方式發(fā)生重大變化,同時(shí)也為價(jià)值報告高速發(fā)達的計算機網(wǎng)絡(luò )使大范圍的信息交流和資源共享成為世行w提供了技術(shù)支持六熱心企業(yè)網(wǎng)站MEB數務(wù)器現實(shí),同時(shí)也為企業(yè)企業(yè)管理、事中控制、價(jià)值報告的發(fā)展和實(shí)現帶來(lái)機遇,也使這個(gè)模型的成功實(shí)施成為了可能。利用食業(yè)外部相關(guān)者:目的金業(yè)內部現在主流的三層C/S技術(shù)構架模型如下需要的忌請求<計劃們已的價(jià)值判斷企業(yè)價(jià)值判斷提Intron應的信息,生成相應個(gè)性化報表。通過(guò)如上過(guò)程實(shí)現了企業(yè)外部相關(guān)者與企業(yè)內部的信息交流,企業(yè)外部相關(guān)者通過(guò)比較自己對Weh Server企業(yè)的期望與企業(yè)有關(guān)信息對企業(yè)價(jià)值的支持做出判斷決策企web Browser L)mras業(yè)也可以通過(guò)外部相關(guān)者的投訴、反饋等信息改善經(jīng)營(yíng)管理當然,這幾個(gè)模型中還有一些問(wèn)題需要解決:第一,價(jià)web browser值模型中關(guān)于企業(yè)外部環(huán)境披露由獨立的、實(shí)行有效監管的第Extranet三方完成比企業(yè)自我披露要更規范,這有待于國家監管的完善以及監管數據的共享;第二,應用模型中,應用軟件是否成熟。第三,雖然,價(jià)值報告將會(huì )是未來(lái)報告模式發(fā)展方向,Web Browser但是,的在中國目前市場(chǎng)條件下,價(jià)值報告的收益與成本的對比將會(huì )影響到其在現實(shí)中的應用。價(jià)值報告能否成功,尚需時(shí)其中:客戶(hù)端:主要負責人機交互,客戶(hù)可以在任何地間考驗。方通過(guò)網(wǎng)絡(luò )在客戶(hù)機上完成?！韇服務(wù)器:主要用于對客戶(hù)端應用的集中管理參考文獻應用服務(wù)器:負責管理軟件中數據關(guān)系處理[]《價(jià)值報告革命一遠離盈余游戲》羅伯特G伊克利斯數據服務(wù)器:負責數據的存儲、組織、備份、更新等等著(zhù)中國財政經(jīng)濟出版社通過(guò)如上流程,我們可以清楚的看到價(jià)值模型,IT技術(shù)模[2]《e時(shí)代財備管理瑞君中國人民大學(xué)出版社型以及應用模型可以有機結合,并可以實(shí)現企業(yè)實(shí)時(shí)價(jià)值報告[3]《盈余管理中國煤化工魏明海會(huì )計目的。用戶(hù)可以通過(guò)web瀏覽器,向企業(yè)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站發(fā)出信息請CNMHG科技資訊 SCI ENCE& TECHNOL OGY I NF ORMATI0N83科技資訊3TECHNol oGY I NFCRMATI ONIT技術(shù)領(lǐng)域中。通常,設備成本很低,傳輸的數據量很小;設備體攴持歐洲的868M旳頻段、全球美洲和澳洲的915M的頻積很小,不便放置較大的充電電池或者電源模塊;沒(méi)有充足的段和現在已經(jīng)被廣泛使用的2.4GH的頻段,這使得該協(xié)議具電力支持,只能使用一次性電池;頻繁地更換電池或者反復地有更旺盛的生命力充電無(wú)法做到或者很困難;需要較大范圍的通信覆蓋,網(wǎng)絡(luò )中的設備非常多,但僅僅用于監測或控制。 Zi gee聯(lián)盟預測的4.與其他技術(shù)比較主要應用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、消費性電子設備、汽車(chē)自動(dòng)化近距離無(wú)線(xiàn)通信中常用的技術(shù)還有:B| uetoot h、W農業(yè)自動(dòng)化和醫用設備控制等,可以考慮采用 Zi gee技術(shù)。Fi、UMB、NFC,他們與 Zi g Bee的技術(shù)比較如表1技術(shù)名稱(chēng) ZigBee Z-Wave Wi-FiBlue1 othNFC UWB3. Zi gee技術(shù)分析1作段‰8152419184、8842M24124H3.12 Zi gEe的協(xié)議棧耗電情況拉方電Zi gEe.的協(xié)議結構如圖1所示,由高層應用規范、會(huì )聚始離mm層、網(wǎng)絡(luò )層、數據鏈路層和物理層組成。帶kb9s[2230961720IEEE802.15.4位低邊低成卡,低動(dòng)耗,可有立可有來(lái)使應用會(huì )聚層人深可性組,已F網(wǎng)用單力使數據堵率工作組主要負責制定物理層和MAC層協(xié)網(wǎng)絡(luò )層崗有,據距包沒(méi)正E國非出短耗消,復雜,最與阻心有議,其余協(xié)議主要參EE802154E8022速際標滑化織認電復雜阿點(diǎn)數少短,最耗布場(chǎng)乘照和采用現有的傳統邏輯鏈路控制層邏輯鏈路控制層表1 ZigBee與其他技術(shù)比較無(wú)線(xiàn)技術(shù)的標準?！窱EE802.154媒質(zhì)接入控制層從上表可以看出 Zi g Bee在短距離、低功耗、無(wú)線(xiàn)通信中具備特有的技術(shù)優(yōu)勢,而其成功的關(guān)鍵還在于大量豐富、便捷E82154定義了[8H915MH24H物層門(mén)的應用,不僅僅是技木本身2.4GHz和868/圖1 ZigBee的協(xié)議結構值得一提的是z-Wave技術(shù)的發(fā)展勢頭同樣強勁,它是915M兩個(gè)物理層,它們基于直接序列擴頻數據包格式,兩者2005年初Z-wve聯(lián)盟以推動(dòng)家庭自動(dòng)化市場(chǎng)而推出的無(wú)線(xiàn)協(xié)的區別在于工作頻率、調制技術(shù)、擴頻碼片長(cháng)度和傳輸速率。議。Z-Ⅷve是一種基于射頻旳低成本、低功耗、高可靠性、無(wú)線(xiàn)信號傳播損耗較小可降低對接收杋靈敏度的要求,獲得較遠適用于網(wǎng)絡(luò )的雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。2006年1月7日,乙-Wve聯(lián)的通信距離,即可用較少的設備覆蓋較大的區域。盟的產(chǎn)品在2006年國際消費類(lèi)電子展覽會(huì )(CES)獲得好評。MAC層。IEEE802系列標準將數據鏈路層分成邏輯鏈路控制和媒介接入控制兩個(gè)子層。其中,LLC子層在IEEE802.6中5.結論定義,為IEEE802標準系列共用,而MAC子層協(xié)議依賴(lài)于各自Zi gEe技術(shù)是過(guò)去的一年中家用自動(dòng)化市場(chǎng)上最活躍的技的物理層。通過(guò)SSCS業(yè)務(wù)相關(guān)會(huì )聚子層協(xié)議承載IEEE802.2術(shù)。它不僅有技術(shù)上無(wú)法比擬的優(yōu)勢,還得到IEEE國際標準類(lèi)型的LLC標準,且允許其他LLC標準直接使用IEEE802.15.化組織的認可。而同樣是新起之秀的Z-Wve則在“權威性4MAC層的服務(wù)。頭()業(yè)務(wù)貼尾(方面存在軟肋。盡管如此,2006年zgee和zhve仍將繼續Zi g Bee采用了簡(jiǎn)單靈活的圖2 ZigBee的幀結構競爭。以上技術(shù)的運用都將避開(kāi)無(wú)線(xiàn)通信運營(yíng)商,從而極大的協(xié)議,數據發(fā)送時(shí)采用載波偵聽(tīng)多址/沖突(CSM/CD)的信節約成本和便于靈活運用。另外,多種技術(shù)的融合也將使近距道接入方式和完全握手協(xié)議。其幀有4種類(lèi)型:數據幀、標離無(wú)線(xiàn)通信變得更完善,是將來(lái)近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的必然趨志幀、命令幀和確認幀,其一般結構如圖2所示。3.2 Zi gEe的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構Zi gEe支持3種通信設備的網(wǎng)絡(luò )拓撲,即star、Msh和參考文獻a uster tree o其中,Star(星形)網(wǎng)絡(luò )是一種常用且適用于長(cháng)[1] Khanh Tuan Le, RFIC systema chi tect, Chi pcon,期運行使用操作的網(wǎng)絡(luò );Msh網(wǎng)絡(luò )是一種高可靠性檢測網(wǎng)絡(luò ) ht t p: //w zi gbee. or g/resource.它通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接可提供多個(gè)數據通信通道即它是一個(gè)高級2]J ose A Gut i er r ez, Edgar H Cal I away, Jr, and別的冗余性網(wǎng)絡(luò ),一旦設備數據通信發(fā)生故障則存在另一個(gè)路徑 Raymond L. Barret t,Jr, IEEE Pr ess,2003,可供數據通信,這一點(diǎn)和z-Wve一樣; C uster tree網(wǎng)絡(luò )[3]江修波, Zi gEe技術(shù)及其應用,低壓電器,2005年7月,第7是Star′№sh的混合型拓撲結構,結合了上述兩種拓撲結構期的優(yōu)點(diǎn)。4] Thomas Jor gensen, N el sT J hansen, Z-Wave as hore3.3 Zi gEe的主要技術(shù)特征Cont r ol rf pl at for m低功耗、實(shí)現簡(jiǎn)單。設備可以在使用電池驅動(dòng)下,運行[5]丁飛,張西良,z-Wve技術(shù)淺析,現代電信科技,2005數月甚至數年,低功耗意味著(zhù)較高的可靠性和可維護性,更適年11月,第11期。合體積小的大量日常應用。 Zi gEe設備可以簡(jiǎn)化內部自動(dòng)可配置和減少網(wǎng)絡(luò )設備的冗余,提供了較低的維護費用。單個(gè)網(wǎng)絡(luò )中可容納更高密度的節點(diǎn)。 Zi gBe通過(guò)使用IEE802.15.4標準的PHY和MAC層支持幾乎任意數目的設備數目,這一點(diǎn)對于大規模傳感器陣列和控制和尤其重要協(xié)議簡(jiǎn)單,國際通用。 Zi gEe協(xié)議棧平均只有 Bl uet oot h或其他IEEE802.11的不到1/4,這種簡(jiǎn)化對低成本、可交互性中國煤化工和可維護性非常重要。IEEE802.15.4的PHY層的使用可以CNMHG84科技資訊 SCI ENCE& TECHNOL OGY I NF ORMATI ON