網絡技術篇

　　ZigBee是具有怎樣的無線數據傳輸網絡？

　　簡單的說，ZigBee是一種高可靠的無線數傳網絡，類似于CDMA和GSM網絡，ZigBee數傳模塊類似于移動網絡基站。通訊距離從標準的75米到幾百米、幾公里，并且支持無線擴展。

　　ZigBee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺，十分類似現有的移動通信CDMA網或GSM網，每一個ZigBee網絡數傳模塊類似移動網絡的一個基站，在整個網絡范圍內，它們之間可以進行相互通信;每個網絡節點間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里。

　　與移動通信的CDMA網或GSM網不同的是，ZigBee網絡主要是為工業現場自動化控制數據傳輸而建立，因而，它必須具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點。而移動通信網主要是為語音通信而建立，每個基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個ZigBee網絡節點不僅本身可以作為監控對象，例如其所連接的傳感器直接進行數據采集和監控，還可以自動中轉別的網絡節點傳過來的數據資料。除此之外，每一個ZigBee網絡節點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內，和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點（RFD）無線連接。

　　每個ZigBee網絡節點（FFD和RFD）可以支持多達31個的傳感器和受控設備，每一個傳感器和受控設備終可以有8種不同的接口方式。可以采集和傳輸數字量和模擬量。

　　ZigBee所采用的自組織網是怎么回事？

　　舉一個簡單的例子就可以說明這個問題，當一隊傘兵空降后，每人持有一個ZigBee網絡模塊終端，降落到地面后，只要他們彼此間在網絡模塊的通信范圍內，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯互通的ZigBee網絡。他們預先無法判斷誰雨，而且，由于人員的移動，彼此間的聯絡還會發生變化。因而，模塊還可以通過重新尋找通信對象，確定彼此間的聯絡，對原有網絡進行刷新。這就是自組織網。

　　ZigBee技術為什么要使用自組織網來通信？

　　網狀網通信實際上就是多通道通信，在實際工業現場，由于各種原因，往往并不能保證每一個無線通道都能夠始終暢通，就像城市的街道一樣，可能因為車禍，道路維修等，使得某條道路的交通出現暫時中斷，此時由于我們有多個通道，車輛（相當于我們的控制數據）仍然可以通過其他道路到達目的地。而這一點對工業現場控制而言則非常重要。

　　為什么自組織網要采用動態路由的方式？

　　所謂動態路由是指網絡中數據傳輸的路徑并不是預先設定的，而是傳輸數據前，通過對網絡當時可利用的所有路徑進行搜索，分析它們的位置關系以及遠近，然后選擇其中的一條路徑進行數據傳輸。在我們的網絡管理軟件中，路徑的選擇使用的是“梯度法”，即先選擇路徑最近的一條通道進行傳輸，如傳不通，再使用另外一條稍遠一點的通路進行傳輸，以此類推，直到數據送達目的地為止。在實際工業現場，預先確定的傳輸路徑隨時都可能發生變化，或者因各種原因路徑被中斷了，或者過于繁忙不能進行及時傳送。動態路由結合網狀網拓撲結構，就可以很好解決這個問題，從而保證數據的可靠傳輸。

　　ZigBee 和現有的通信移動網（GPRS，CDMA-1X）比較有哪些特點？

　　其特點為：

　　（1） 無網絡使用費：使用移動網需要長期支付網絡使用費，而且是按節點終端的數量計算的，而ZigBee沒有這筆費用;

　　（2） 設備投入低：使用移動網需要購買移動終端設備，每個終端的價格在人民幣1000元上下，而使用ZigBee網絡，不僅ZigBee網絡節點模塊（相當于基站）費用每只人民幣不到1000元，而且，主要使用的網絡子節點（相當于手機）的價格還要低得多;

　　（3） 通信更可靠：由于現有移動網主要是為手機通信而設計的，盡管CDMA-1X和GPRS可以進行數據通信，但實踐發現，不僅通信速率比設計速率低很多，而且數據通信的可靠信、連續性在許多情況下也得不到保證。而ZigBee網絡則是專門為控制數據的傳輸而設計的，因而控制數據的傳輸具有相當的保證;

　　（4） 高度的靈活性和低成本：首先，通過使用覆蓋距離不同，功能不同的ZigBee網絡節點，以及其它非ZigBee系統的低成本的無線收發模塊，建立起一個ZigBee局部自動化控制網，再通過互聯網或移動網與遠端的計算機相連，從而實現低成本，高效率的工業自動化遙測遙控;

　　（5） 比起現有的移動通信網來，盡管ZigBee僅僅只是一個局域網，但通過供足夠的數據出口，它可以“無限”擴大它的覆蓋范圍，而且可以與現有的移動網，互聯網和其它通信網絡相連接。并通過這些網絡將許多個ZigBee局域網相互連成為一個整體。有效的解決移動網的盲區覆蓋問題：我們知道，現有移動網絡在許多地方存在盲區，特別是鐵路，公路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個移動基站或直放站的費用是相當可觀的，此時使用ZigBee網絡進行盲區覆蓋不僅經濟有效，而且往往是現在唯一可行手段。

　　ZigBee怎樣實現遠距離遙測遙控？

　　ZigBee 網絡還可以通過接口卡等多種方式，與互聯網，GPRS網，CDMA1x網以及其它通信系統線連接，從而實現遠程操控。你也可以通過其它網絡，將兩個或多個局部ZigBee 網絡連接在一起。

　　市場應用篇

　　ZigBee技術有哪些應用領域？

　　ZigBee技術的目標就是針對，工業，家庭自動化，遙測遙控，例如燈光自動化控制，傳感器的無線數據采集和監控，油田，電力，礦山和物流管理等應用領域。

　　ZigBee實現了哪些工業現場對無線數據傳輸的要求？

　　要求低功耗，低數據量（250KPS），低成本，使用免費的ISM頻段（2.4G），高的抗干擾性能的直序擴頻通信方式（DSSS），高保密性（64位出廠編號和支持AES-128加密），高集成度和高的可靠性;節點模塊之間具有自動動態組網的功能，采用了包括網狀網在內的拓撲結構，使用了碰撞避免機制，信息在整個ZigBee網絡中通過自動路由的方式進行傳輸，從而保證了信息傳輸的可靠性。

　　ZigBee可以在哪些方面拓展應用？

　　ZigBee應用：其范圍非常廣泛，可以針對工業自動化、家庭自動化、遙測遙控、汽車自動化、農業自動化和醫療護理、油田、電力、礦山和物流管理等應用領域。實際應用舉例如下：照明控制、環境控制、自動讀表系統、各類窗簾控制、煙霧傳感器、醫療監控系統、大型空調系統、內置家居控制的機頂盒及萬能遙控器、暖氣控制、家庭安防、工業和樓宇自動化。另外它還可以對局部區域內移動目標例如城市中的車輛進行定位。

　　凡符合什么條件的短距離通信就可以考慮采用ZigBee技術？

　　通常，符合如下條件之一的短距離通信就可以考慮應用ZigBee：

　　（1）需要數據采集或監控的網點多;

　　（2）要求傳輸的數據量不大，而要求設備成本低;

　　（3）要求數據傳輸可靠性高，安全性高;

　　（4）要求設備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊;

　　（5）可以用電池供電;

　　（6）地形復雜，監測點多，需要較大的網絡覆蓋;

　　（7）對于那些現有的移動網絡的盲區進行覆蓋;

　　（8）已經使用了現存移動網絡進行低數據量傳輸的遙測遙控系統。

　　ZigBee技術在我國的應用情況怎樣？

　　盡管國內不少人已經開始關注ZigBee這項新技術，而且也有不少企業開始涉足ZigBee技術的開發，然而，考慮到ZigBee本身是一種新的系統集成技術，應用軟件的開發必須用網絡傳輸，射頻技術和底層軟硬件控制技術結合在一起，所以對于初期開發的企業來說具有一定的技術難度。由于各方面的制約，ZigBee技術的大規模商業應用還有待時日。但是目前已經展示出了非凡的應用價值，相信隨著相關技術的發展和推進，一定會得到更大的應用。但是，我們還應該清楚的認識到，基于ZigBee技術的無線網絡才剛剛開始發展，它的技術、應用都還遠遠談不上成熟，國內企業應該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業的發展。