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ZigBee(HA协议)行业解决方案

作者:angelazhang时间:2016-06-27

方案概述

可能对于大部分人来说 ZigBee 协议有些陌生,ZigBee 是一个基于 IEEE802.15.4 标准(2.4 Ghz 频段)的低功耗局域网协议,是一种短距离、低功耗的无线通信技术。它也不是一个新鲜的产物了,早在 2004 年 ZigBee 联盟就已成立,但因蓝牙和WiFi的强势,ZigBee便显得非常低调。

ZigBee协议具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率等特点。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。

功能定义及性能指标

1、低功耗:同等供电条件下,ZigBee可工作最长24个月,蓝牙为一周,WiFi仅为数小时。

2、低速率:ZigBee工作在20~250kbps的速率。

3、近距离:传输范围一般介于10~100m之间,在增加发射功率后,亦可增加到1~3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

4、短时延:ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10s、WiFi 需要3s。

5、高容量: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,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网。

6、高安全:目前在全球范围内尚无ZigBee被破解的先例。

7、免执照频段:ZigBee使用工业科学医疗频段,915MHz(USA)、868MHz(EU)、2.4GHz(全球)。

方案优势

在目前的智能家庭系统中,有很多产品都是靠内置电池供电的,而且均宣传可持续使用半年以上。能达到这么长的续航时间,肯定离不开低功耗的传感器和传输协议。

有一个普遍的观点是,凡是可以接入 220V 市电的智能设备,不需要考虑耗电问题,这时通过 WiFi 连接是最好的选择。但对于体积小、安装位置不固定的物联网设备来说,要想获得长久的续航时间,使用 WiFi 自然是不可行的,而且 WiFi 技术在安全性方面也有所欠缺,这可能会成为悬在智能家居头上的一把达摩克利斯之剑。

虽然从蓝牙 4.0 开始引入了低功耗蓝牙(BLE)的技术,但蓝牙也有很明显的短板:连接设备有限(理论上 7 个设备),不能自组网。对于一般的智能单品来说,蓝牙足够好了;但对于致力构建智能家居生态链(大量智能设备同时工作)的国内智能家居厂商来说,蓝牙肯定是不够的。

而剩下的似乎只有 ZigBee 和 Z-Wave 协议可以选择了。虽然 Z-Wave 具有结构简单,性能可靠的特点,但目前想获得 Z-Wave 芯片的授权还比较困难,更为关键的是 ,Z-Wave 所用频段(865.2MHz-956MHz)在我国是非民用的。所以对国内智能家居厂商来说,ZigBee 协议更适合国内使用的情况,选择 ZigBee 协议一定是经过深思熟也是必然的结果。

原理及实物图




关键词: ZigBee IEEE802.15.4

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