擺脫線纜的束縛，一直以來(lái)都是多數(shù)用戶的夢(mèng)想。很多用戶對(duì)Wi-Fi和藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)及產(chǎn)品都有一定的了解，而對(duì)新興的以NFC和ZigBee技術(shù)為代表的近距離無(wú)線技術(shù)了解卻不多。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，如今新興的ZigBee技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用在了近距離無(wú)線通信、家用電器遙控及自動(dòng)抄表應(yīng)用等領(lǐng)域。而ZigBee技術(shù)究竟有何特點(diǎn)呢?

　　一、ZigBee無(wú)線技術(shù)的特點(diǎn)

　　ZigBee無(wú)線技術(shù)是一種無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)技術(shù)，具備近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本(每塊芯片的價(jià)格不超過(guò)2美元，且免專(zhuān)利費(fèi))的特點(diǎn)。從應(yīng)用來(lái)看，其是一種介于藍(lán)牙和RFID無(wú)線標(biāo)記技術(shù)之間的技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線連接。

　　ZigBee無(wú)線技術(shù)基于802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.15.4做為一種新興的低速率、短距離無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，誕生了ZigBee和6LowPan等具備典型特點(diǎn)的技術(shù)。其主要用于開(kāi)發(fā)可以靠電池運(yùn)行1-5年的緊湊型低功率廉價(jià)嵌入式無(wú)線設(shè)備(兩節(jié)普通的5號(hào)電池便可以工作半年到2年)，如無(wú)線傳感器。

　　圖1 ZigBee無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用

　　802.15.4定義了兩個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)，分別是2.4GHz物理層和868/915MHz物理層。一般利用運(yùn)行在2.4GHz頻帶上的無(wú)線電收發(fā)器傳送信息，有16個(gè)信道，信道間隔為5MHz，能夠提供250kb/s的傳輸速率。其使用的頻帶與Wi-Fi和藍(lán)牙相同，但功率大約只有Wi-Fi的1%，并且更簡(jiǎn)單、功率和費(fèi)用也更低。一般在10-75米的個(gè)人操作空間內(nèi)運(yùn)行，基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大到134米。

　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持星形、網(wǎng)狀和簇狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其由全功能設(shè)備協(xié)調(diào)器(FFD，類(lèi)似于無(wú)線路由器)和精簡(jiǎn)協(xié)調(diào)器(RFD，類(lèi)似于無(wú)線網(wǎng)卡)終端構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)FD可以和FFD、RFD通信，而RFD只能和FFD通信。每個(gè)全能協(xié)調(diào)器(類(lèi)似于交換機(jī)或路由器)可連接255個(gè)節(jié)點(diǎn)，幾個(gè)協(xié)調(diào)器還可構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，最多可容納65535個(gè)節(jié)點(diǎn)。其安全層可保證此類(lèi)便攜設(shè)備不會(huì)意外泄漏其標(biāo)識(shí)，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離傳輸不會(huì)被其它節(jié)點(diǎn)獲得。通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，設(shè)備搜索時(shí)延為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms。

　　而在去年IEEE公布的802.15.4-2006新規(guī)范中，IEEE對(duì)802.15.4做了特別的改進(jìn)和修正，并將和802.15.4-2003兼容。新規(guī)范明確了一些模糊的概念，減少了不必要的復(fù)雜性，增加了安全密鑰使用的靈活性，并將一些新的頻率分配考慮在內(nèi)。

　　圖2 ZigBee無(wú)線模塊

　　新版本802.15.4規(guī)定了物理層(PHY)和媒體接入控制亞層(MAC)與固定、便攜式及移動(dòng)設(shè)備之間的低數(shù)據(jù)率無(wú)線連接的新規(guī)范，這些設(shè)備都沒(méi)有電池，或者電池電量和功耗要求都很小。根據(jù)應(yīng)用的不同，也可以采取更大的范圍和更低的數(shù)據(jù)率來(lái)作為一個(gè)權(quán)衡方案。新修改的目的在于使之可以和其它與IEEE及其它共存任務(wù)組相關(guān)的設(shè)備相共存，例如IEEE 802.15.2和802.11/ETSI-BRAN/MMAC 5GSG。

　　從以上我們可以看出，做為基于802.15.4的無(wú)線技術(shù)，在802.15.4規(guī)定了物理層(PHY)和媒體接入控制亞層(MAC)的基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層則由ZigBee聯(lián)盟(成立于2001年8月，由Invensys、三菱、摩托羅拉、飛利浦等公司組成，有上百家芯片公司參于)自行制定。

　　二、ZigBee無(wú)線技術(shù)的現(xiàn)狀

　　ZigBee無(wú)線技術(shù)做為無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)新技術(shù)的代表，其應(yīng)應(yīng)范疇相當(dāng)廣泛。在照明、空調(diào)、電視、碟機(jī)、便攜電腦、無(wú)線鍵鼠、游戲設(shè)備、交互式玩具、工控設(shè)備等需要較遠(yuǎn)距離進(jìn)行控制的場(chǎng)合都有很大的應(yīng)用前景。

　　圖3 ZigBee無(wú)線模塊

　　德州儀器(Texas Instruments)、Ember、Oki Semiconductor、Silicon Laboratories等公司是IEEE 802.15.4(Zigbee)芯片技術(shù)研發(fā)和供應(yīng)的主要廠商。In-Stat(In-Stat是全球著名的行業(yè)研究機(jī)構(gòu)，針對(duì)半導(dǎo)體、電信及消費(fèi)電子領(lǐng)域進(jìn)行研究、評(píng)估與預(yù)測(cè)，善于針對(duì)新興市場(chǎng)提供可執(zhí)行的真知灼見(jiàn))指出，到2009年，經(jīng)ZigBee規(guī)范網(wǎng)絡(luò)層及其他專(zhuān)有協(xié)議實(shí)現(xiàn)的IEEE 802.15.4無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)市場(chǎng)有望增長(zhǎng)200%，年交付量有望突破1.5億個(gè)。

　　做為芯片大廠，TI提供了一系列與ZigBee兼容的芯片解決方案，可以應(yīng)用在鍵盤(pán)/鼠標(biāo)、VoIP方案、遙控和游戲配件、工業(yè)應(yīng)用中警報(bào)和安全、監(jiān)控和控制設(shè)備、家庭和樓宇自動(dòng)化和醫(yī)療電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。以其CC25系列芯片為例，該射頻收發(fā)器能夠與高度可配置的基帶調(diào)制解調(diào)器相集成，該調(diào)制解調(diào)器支持各種調(diào)制格式，具有高達(dá)500kbps的可配置數(shù)據(jù)速率，通過(guò)啟用集成在調(diào)制解調(diào)器中的正向糾錯(cuò)選項(xiàng)，可以擴(kuò)大通信范圍。

　　Jennic新推出的以JN-5139微處理器為基礎(chǔ)的模塊，已經(jīng)通過(guò)歐洲與美國(guó)規(guī)范FCC與ETSI的認(rèn)證。該JN-5139模塊是以Jennic第二代自行研發(fā)生產(chǎn)的JN-5139無(wú)線芯片為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，在傳輸效能及功耗方面作了相當(dāng)大的改善。主要提供兩個(gè)模塊系列：提供給仿真開(kāi)發(fā)用的內(nèi)建陶瓷天線版本及SMA接頭版本，另一個(gè)是提供給大量生產(chǎn)用的uFI接頭的版本。

　　飛思卡爾半導(dǎo)體今年推出基于ZigBee規(guī)范的MC1322x單芯片平臺(tái)解決方案，可將電池壽命延長(zhǎng)到20年。該解決方案在單一封裝中集成了ZigBee應(yīng)用的所有必要組件，從而可減少組件數(shù)量并降低系統(tǒng)成本。MC1322x單芯片平臺(tái)整合了一個(gè)32位微控制器(MCU)，一個(gè)完全符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)器，以及不平衡變壓器和射頻(RF)匹配組件，可以將節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)速率提高到每秒2兆比特。

　　圖4 ZigBee USB無(wú)線模塊

　　Silicon Laboratories推出的基于8051的MCU也是802.15.4和ZigBee應(yīng)用的理想選擇之一。該設(shè)備將高精密模擬外圍設(shè)備與低流耗、高吞吐量(最高可達(dá)100MIPS)8051 CPU和最高可達(dá)128kB的片上閃存有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，為多種多樣的無(wú)線自動(dòng)化應(yīng)用、工業(yè)應(yīng)用、醫(yī)療應(yīng)用、住宅監(jiān)視應(yīng)用和控制應(yīng)用提供了較佳平臺(tái)。

　　而美國(guó)微芯科技公司(Microchip Technology)也在今年初推出三項(xiàng)用于802.15.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的新產(chǎn)品。其中，MRF24J40是一個(gè)針對(duì)ZigBee協(xié)議及專(zhuān)有無(wú)線協(xié)議的收發(fā)器，適用于要求低功耗和卓越射頻性能的射頻應(yīng)用。

　　一些國(guó)內(nèi)公司也在這方面發(fā)力，如北京威訊紫晶公司便于07年10月1日正式發(fā)布了基于802.15.4a的無(wú)線個(gè)域網(wǎng)介質(zhì)層控制(MAC)軟件包，該軟件可為客戶開(kāi)發(fā)和使用中、低數(shù)據(jù)率(250kbps-1Mbps)的無(wú)線通訊網(wǎng)、傳感器個(gè)域網(wǎng)產(chǎn)品提供完整的MAC層協(xié)議棧軟件支持。

　　總之，ZigBee技術(shù)正走向成熟，目前各廠芯片廠商對(duì)ZigBee這種技術(shù)都較為看好，大都推出了相應(yīng)的解決方案，ZigBee無(wú)線技術(shù)正在市場(chǎng)上風(fēng)起云涌。將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中亦已成為勢(shì)不可擋的趨勢(shì)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不僅可以提供更大的靈活性、流動(dòng)性，還可省去花在綜合布線上的費(fèi)用和精力，這無(wú)疑更符合未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的通訊特點(diǎn)。