2.4G无线技术--Zigbee浅谈
作者:贝博app 发布时间:2021-04-29 01:10
本文摘要:zigbee论述 ZigBee是啥?从字面猜到看上去一种蜜峰。由于ZigBee这个词由Zig和Bee两一部分组成,Zig来自英语词zigzag,意思是回首之字形,bee英文是蜜峰的含意,因此 ZigBee便是弹跳着之字形民族舞蹈的蜜峰。 但是,ZigBee并不是是一种蜜峰,实际上,它与手机蓝牙相近因此一种新起的短路线无线通讯技术,中国也有些人译成紫蜂。

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zigbee论述  ZigBee是啥?从字面猜到看上去一种蜜峰。由于ZigBee这个词由Zig和Bee两一部分组成,Zig来自英语词zigzag,意思是回首之字形,bee英文是蜜峰的含意,因此 ZigBee便是弹跳着之字形民族舞蹈的蜜峰。

但是,ZigBee并不是是一种蜜峰,实际上,它与手机蓝牙相近因此一种新起的短路线无线通讯技术,中国也有些人译成紫蜂。  这只蜜峰的出处還是要从它的历史时间刚开始想到,早在上十世纪,就早就有些人在充分考虑发展趋势一种新的通讯技术,作为感测器操控运用于(sensorandcontrol),这一好点子之后在IEEE802.15协作组之中明确指出来,因此就宣布创立了TG4协作组,而且制定了标准IEEE802.15.4。可是IEEE802的标准只专心致志于最底层,要超出商品的互操作和相溶,还务必界定高层住宅的标准,因此二零零二年ZigBeeAlliance宣布创立,月拥有ZigBee这一专有名词。

2年以后,ZigBee的第一个标准ZigBeeV1.0面世,但这一标准开售的比较匆匆忙忙,不会有一些不正确,并不容易。自此ZigBeeAlliance又历经2年的期待,开售了新的标准ZigBee2006,这是一个相对完善的标准。据同盟最近的信息,今年底将不容易发布重做版本号的标准ZigBee2007,这一版本号降低了一些新的特点。  Zigbee是一种新起的短路线、较低速度、功耗wifi网络技术,它是一种接近无线网络标识技术和手机蓝牙中间的技术提案。

它先前称之为HomeRFLite或FireFly无线网络技术,关键作为近距无线网络连接。它有自身的无线通信规范,在数千个细微的感应器中间相互之间商议搭建通讯。这种感应器只务必很低的功能损耗,以接力赛跑的方法根据电磁波将数据信息从一个感应器遍及另一个感应器,因而他们的通讯高效率十分低。最终,这种数据信息就可以进入计算机作为剖析或是被此外一种无线网络技术如WiMax收集。

  从ZigBee的发展趋势历史时间能够看到,它和IEEE802.15.4具备密不可分的关联,实际上ZigBee的最底层技术便是根据IEEE802.15.4的,因而有一种各不相同强调ZigBee和IEEE802.15.4是同一个物品,也就是说ZigBee仅仅IEEE802.15.4的姓名罢了,只不过是它是一种误解。本质上ZigBee和IEEE802.15.4的关联,有点儿类似WiMAX和IEEE802.16,Wi-Fi和IEEE802.11,Bluetooth和IEEE802.15.1。ZigBee能够看作是一个商标logo,还可以看作是一种技术,当把它看作一种技术的情况下,它答复一种高层住宅的技术,而物理层和MAC层必需提及IEEE802.15.4。

事情是极大地发展趋势转变的,特别是在是通讯技术,能够想像未来的ZigBee有可能会用以IEEE802.15.4界定的最底层,就跟手机蓝牙(Bluetooth)宣布下一代最底层应用UWB技术一样,可是ZigBee这一商标logo及其高层住宅的技术还不容易以后享有。  ZigBeetcp协议快速阅读  我们无法意料未来ZigBee不容易根据如何的最底层技术,迫不得已从它如今的最底层IEEE802.15.8开始了解,IEEE802.15.4还包含物理层和MAC层两一部分。ZigBee工作中在三种频段上,分别是作为欧州的868MHz频段,作为英国的915MHz频段,及其全球通用的2.4gHz频段,但这三个频段的物理层并不相同,他们分别的信道视频码率各自是0.5MHz,2MHz和5CHz,各自有一个,10个和16个信道。

各有不同频段的扩频和调配方法也有所区别,尽管都用以了必需编码序列扩频(DSSS)的方法,但从比特到码片的变换方法有比较大的差别;调配层面都用以了调相技术,但868MHz和915MHz频率段应用的是BPSK,而2.4gHz频率段应用的是OQPSK。我们可以以2.4gHz频率段为例证想起调频发射机基带芯片一部分的框架图(如图所示1),能够看到物理层一部分比较简单,而IEEE802.15.4处理芯片的较低价钱更是得益于最底层的比较简单性。有可能大家不容易忧虑它的特性,但我们可以再作想起它和Bluetooth/IEEE802.15.1及其WiFi/IEEE802.11的特性比较(如图2),在某种意义比特频率稳定度的状况下,IEEE802.15.4要高过别的二者。

必需编码序列扩频技术具有一定的抗干扰性实际效果,另外在别的标准完全一致状况下传送间距要低于弹跳频技术。在信号强度为0dBm的状况下,Bluetooth一般来说能有十米具有范畴,而根据IEEE802.15.4的ZigBee在房间内一般来说能超出30~五十米具有间距,在户外假如阻碍物较较少,乃至能够超出100m具有间距;另外调相技术的误码特性要高过电台广播和幅度调制技术。因而综合性一起,IEEE802.15.4具有特性比较好的物理层。

另一方面,我们可以看到IEEE802.15.4的数据速率并不低,针对2.4gHz频率段仅有255kb/s,而868MHz频率段仅有20kb/s,915MHz频率段仅有40kb/s。因而大家基本上能够把它不属于较低速度的短路线无线通讯技术。

    图1IEEE802。15.4物理层2.4gHz频率段调频发射机基带芯片框架图    图2几类无线通讯技术特性比较  物理层的上边是MAC层,它的关键是信道终端设备技术,还包含时分复用GTS技术和任意终端设备信道技术CSMA/CA。但是ZigBee本质上并没对时分复用GTS技术进行涉及到的抵制,因而我们可以嗣后不充分考虑它,而专心致志于CSMA/CA。

ZigBee/IEEE802.15.4的互联网全部节点都工作中在同一个信道上,因而假如周边的节点另外传送数据就会有很有可能发生争执。因此MAC层应用了CSMA/CA的技术,比较简单而言,便是节点在传送数据以前再作监视信道,假如信道空余则能够传送数据,不然就需要进行任意的褪去,即推迟一段任意時间,随后再作进行监视,这一褪去的时间指数值持续增长的,但有一个最高值,即假如上一次褪去以后再一次监视信道一天到晚,则褪去時间要减倍,那样保证的缘故是假如数次监视信道都一天到晚,有可能强调信道上的信息量大,因而让节点等待更强的時间,避免 挤迫的监视。根据这类信道终端设备技术,全部节点市场竞争共享同一个信道。

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在MAC层之中还要求了二种信道终端设备方式,一种是信标(beacon)方式,另一种说白了信标方式。信标方式之中要求了一种强力帧的文件格式,在强力帧的刚开始发送至信标帧,里边所含一些时钟频率及其互联网的信息内容,接着是市场竞争终端设备阶段,在这段时间内各节点以市场竞争方法终端设备信道,再作后边说白了市场竞争终端设备阶段,节点应用时分复用的方法终端设备信道,随后说白了活跃性阶段,节点转到休眠模式,等待下一个强力帧周期时间的刚开始又发送至信标帧。并非信标方式则比较协调能力,节点均以市场竞争方法终端设备信道,不务必规律性的发送至信标帧。

好像,在信标方式之中因为拥有规律性的信标,全部互联网的全部节点都能进行即时,但这类即时互联网的经营规模会非常大。本质上,在ZigBee之中用得更为多的有可能说白了信标方式。

  MAC层往上就属于ZigBee的确界定的一部分了,我们可以参照一下ZigBee的tcp协议(图3)。最底层技术,还包含物理层和MAC层由IEEE802.15.4制定,而高层住宅的传输层、运用于抵制子层(APS)、运用于架构(AF)、ZigBee机器设备目标(ZDO)和安全系数部件(SSP),皆由ZigBeeAlliance所制定。    图3ZigBeetcp协议  这种一部分之中最下边的是传输层。

和别的技术一样,ZigBee传输层的关键作用是路由,路由优化算法是它的关键。现阶段ZigBee传输层关键抵制二种路由优化算法树杆路由和网状结构网路由。树杆路由应用一种相近的优化算法,确立能够参考ZigBee的tcp协议标准。

它把全部互联网看作是以商议器为根的一棵树,由于全部互联网是由商议器所建立的,而商议器的子节点能够是路由器或是是尾端节点,路由器的子节点还可以是路由器或是尾端节点,而尾端节点没子节点,相当于树杆的叶片。这类构造又模样蜜蜂的构造,商议器相当于蜂后,是唯一的,而路由器相当于雄蜂,数量很少,尾端节点则相当于总数至少的工蜂。只不过是有很多地区仔细一要想,就可以寻找ZigBee和蜜蜂的很多宛如之处。树杆路由运用了一种相近的详细地址分派优化算法,用以四个主要参数深层、仅次深层、仅次子节点数和仅次子路由器数来推算出来新的节点的详细地址,因此传输速度的情况下依据详细地址就能推算出来出有途径,而路由仅有2个放向子节点发送至或是向父节点发送至。

树形结构路由不务必路由表,节约服务器资源,但缺陷是很不协调能力,消耗了很多的详细地址室内空间,而且路由高效率较低,因而常常做为最终的路由方式,或是干脆无须。ZigBee之中也有一种路由方式是网状结构网路由,这类方式本质上是AODV路由优化算法的一个改动版本号,特别适合于降低成本的无线网络自的机构互联网的路由。它能够作为较规模性的互联网,务必节点保证 一个路由表,花销一定的服务器资源,但通常能超出线性拟合的路由高效率,并且用以协调能力。除开这二种路由方式,ZigBee之中还能够进行一家人报表路由,只不过是一家人报表能够看作是相近的路由表,只不过是只务必一弹跳就可以发送至目地节点。


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