Zigbee green power完整技術(shù)

Zigbee聯(lián)盟近期發(fā)布了一篇白皮書，主要探討Zigbee綠色能源（Green Power）標準的特色與其應用優(yōu)勢。多年來，世界各地的技術(shù)創(chuàng)新人士聚集在Zigbee聯(lián)盟等組織下，一直嘗試解決阻礙物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的電源問題?，F(xiàn)在有了一項開放的標準化技術(shù)使得智能設(shè)備不用再更換電池，它被稱為“Zigbee green power”，并且已經(jīng)被應用于成百萬的智能設(shè)備中。

這一創(chuàng)新無線設(shè)備平臺的優(yōu)勢并不僅止于安裝簡便，節(jié)約能量和降低成本。Zigbee green power產(chǎn)品可以被安置在任何地方，包括那些難于布線的場所。在一個可控場景中，加入更多傳感器就可以獲得更多回饋信息，提升控制體驗。

Zigbee green power產(chǎn)品比完全意義的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡單許多。通常零部件成本和開發(fā)成本都比較低。一旦安置好Zigbee green power產(chǎn)品，你就可以高枕無憂了。網(wǎng)絡(luò)會處理復雜的路由信息，保證Zigbee green power設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接。

Zigbee green power完整技術(shù)

完整的技術(shù)意味著由多項技術(shù)整合成一整套全球標準

能量捕獲技術(shù)

超低功耗芯片，所需能量較一般在網(wǎng)或休眠設(shè)備低幾個數(shù)量級

開放標準化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，針對可能離網(wǎng)時間較長的設(shè)備優(yōu)化數(shù)據(jù)包的長度，回傳路徑，連接恢復和在網(wǎng)時間等等來節(jié)約更多能源。

應用層協(xié)議，能夠支持經(jīng)過壓縮的信息和有限的傳輸次數(shù)。

能量捕獲

一枚落地的細針，一滴冷卻的汗珠或者一閃即逝的燈光，它們所蘊含的微小能量就足以傳輸若干無線信號。同樣，指甲蓋大小的太陽能電池在無法進行閱讀的微弱室內(nèi)光線的照射下，產(chǎn)生的能源也足以每分鐘發(fā)射一次信號。直接從現(xiàn)場獲取能量，比如熱能、動能或光能可以讓自動化系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器被安置在需要的任何地方，而不用受到布線，電池或昂貴安裝的限制。

超低功耗芯片

能量捕獲技術(shù)不是什么新事物，真正新的，而且發(fā)展日新月異的是來自不同芯片商的功耗經(jīng)過極大優(yōu)化，僅靠微安級能量就能運行的芯片。節(jié)約的能源多數(shù)來自于這些芯片能夠自動關(guān)閉不使用的組件，并且優(yōu)化其冷啟動時所消耗的能量。進一步的功耗節(jié)約來自于減少每次傳輸信息所消耗的能量。

這些芯片基于成熟的802.15.4協(xié)議，供應商眾多，迄今銷售量已超過10億。802.15.4協(xié)議專為超低功耗和功耗受限產(chǎn)品所開發(fā)，其他技術(shù)，如Wi-Fi和藍牙都不是為自動系統(tǒng)或者低功耗系統(tǒng)所開發(fā)的。

網(wǎng)絡(luò)整合

Zigbee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標準基于IEEE802.15.4，而green power作為Zigbee協(xié)議的一部分已經(jīng)超過10年。Zigbee green power協(xié)議為超低功耗設(shè)備定義了壓縮，安全和高度優(yōu)化的信息傳輸方式，使這些設(shè)備能夠以可靠的方式將信息傳送給距離遠遠超過其自身傳播范圍的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的目標設(shè)備。Zigbee網(wǎng)絡(luò)一直處于運行狀態(tài)，能夠隨時接收并轉(zhuǎn)發(fā)Zigbee green power的信息。

總線供電的設(shè)備，比如智能燈泡、智能插座、窗簾電機和家電等都具備雙重功能，除了本身的照明或供電控制等功能外，它們同時也能作為路由器為網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)包。這樣就不必受網(wǎng)絡(luò)中需要同步運行的路由器數(shù)量的限制而能覆蓋更為大型的建筑。本地通信并不影響整個網(wǎng)絡(luò)。相對于提高傳輸功率，兩個不在直接通信范圍內(nèi)的設(shè)備在需要通信時可以通過路由器作為媒介來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)除了擴展由鏈路預算決定的傳輸距離外還有許多其他優(yōu)勢。不同于僅提供點對點連接的星狀網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)能夠更加靈活地應對室內(nèi)無線信號傳播條件，比如多徑衰減和本地干擾等，因為在某一連接不能使用時，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)總有多條冗余路徑可用。

Zigbee網(wǎng)絡(luò)，包括其中的green power設(shè)備，能夠自組網(wǎng)，自修復，快速適應網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化，有效避免單點原因的網(wǎng)絡(luò)故障。而網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)經(jīng)常處于變化中，有人經(jīng)過，家具重新排放和門戶的開關(guān)都能帶來變化。多虧zigbee網(wǎng)絡(luò)的自行組網(wǎng)功能，對于設(shè)備的安放位置就不必過多考慮，節(jié)省規(guī)劃成本。

一旦一個Zigbee green power設(shè)備安全調(diào)試完畢，Zigbee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備都能幫助將green power信息傳送到目標設(shè)備上，這些簡單設(shè)備的功率和效用都因此得到放大，并且提供了堅如磐石的解決方案來應對室內(nèi)無線傳輸所面臨的種種不利因素，比如潛在的瓶頸效應，或者是某個路由設(shè)備暫時離線（比如用傳統(tǒng)開關(guān)將總線上的一個智能燈泡的電源斷開）。

zigbee設(shè)備不依賴因特網(wǎng)的連接，即使你的互聯(lián)網(wǎng)連接暫不可用，本地控制依然可以實現(xiàn)。在家中互聯(lián)網(wǎng)斷網(wǎng)或者網(wǎng)關(guān)因某種原因處于離線狀態(tài)的情況下，你的green power開關(guān)仍舊可以控制你的窗簾和照明。

應用層

Zigbee green power 使用智能產(chǎn)品的通用語言Dotdot，與Zigbee標準相同的應用層語言，但信息結(jié)構(gòu)進行了壓縮和優(yōu)化。

調(diào)試和配對過程也與Zigbee相同。通過簡單的按鍵式調(diào)試，或者在按鍵不存在時通過自動調(diào)試，就能輕而易舉地將開關(guān)與電燈、或者空調(diào)與調(diào)溫器和溫度傳感器互相連接。當然也支持較為復雜的使用智能手機或者遙控器進行調(diào)試配對的方式。

Dotdot應用層能夠通過開發(fā)連接基礎(chǔ)平臺（The Open Connectivity Foundation）和其他新興的使用網(wǎng)關(guān)或者網(wǎng)橋的方式與更高層次的IoT和智能家居平臺進行對接，比如Apple HomeKit， Amazon Smart Home Skills和 IoTivity等等。

成熟穩(wěn)定

市面上存在許多私有解決方案，比如在IEEE 802.15.4上使用私有協(xié)議，有時甚至在更底層的部分也使用私有協(xié)議。這些單一公司的解決方案往往針對的也是單一市場。然而我們行業(yè)真正需要的是全球傳感控制市場上各種自供電產(chǎn)品能夠使用統(tǒng)一的通用標準，以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的無窮潛力。

作為由來自全球的400多家成員企業(yè)組成行業(yè)組織，Zigbee聯(lián)盟聚集了多個創(chuàng)新機構(gòu)共同協(xié)作創(chuàng)建開放的無線標準。已經(jīng)認證并部署的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中，使用了Zigbee標準的產(chǎn)品數(shù)以億計，占據(jù)了最大的市場份額。15年以來，Zigbee聯(lián)盟中的產(chǎn)品制造商和各領(lǐng)域?qū)＜易裱瓏栏竦臉藴手贫ǔ绦颍ㄙM超過10萬小時，解決矛盾，達成一致，不斷地開發(fā)和完善我們的網(wǎng)絡(luò)層和應用層，以保證互操作性和向后兼容性。有許多設(shè)備和模型已經(jīng)過許多次迭代和升級，Zigbee green power也出自這一耗時巨大的工程，涉及測試工具，認證測試實驗室和許多芯片和協(xié)議棧供應商。而這一廣泛而深入的市場參與也保證了這些芯片和協(xié)議棧供應商會不斷為你的解決方案提供升級。

Zigbee聯(lián)盟秉持保證互操作性和向后兼容的原則，這就意味著你今天部署的Zigbeegreen power 產(chǎn)品在未來的20年里還能繼續(xù)使用。

簡單安全

無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點一般配備至少256KB的程序空間和16KB的數(shù)據(jù)空間。而Zigbee green power設(shè)備一般只需32KB的程序和1KB的數(shù)據(jù)。由于Zigbee green power設(shè)備一般不直接連接互聯(lián)網(wǎng)，天生就對一些比較麻煩的互聯(lián)網(wǎng)安全問題免疫，包括常見的分布式拒絕服務（DDoS）攻擊。單向通信的簡單設(shè)備會采用隨機工廠安全密鑰保證其安全，而雙向通信的設(shè)備還能夠儲存由網(wǎng)絡(luò)生成的密匙（不同于網(wǎng)絡(luò)密匙）實現(xiàn)更高層次的安全。

節(jié)能詳述

傳輸信息所消耗的能源也是整體能源消耗的一個很重要的組成部分，直接影響到電池的使用壽命，進而影響用戶體驗。

Zigbee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中單次的信息傳輸僅需耗費500微焦的能量，而Zigbee green power技術(shù)在標準使用場景中能將能耗減少5倍或者更多。傳輸一次green power信息，像確認電燈開關(guān)的狀態(tài)只需少至50微焦的能量。這一杰出的能源利用效率可以實現(xiàn)僅僅通過按鍵所捕獲的動能來驅(qū)動無線信號的傳輸，令利用能量捕獲的無線開關(guān)產(chǎn)品成為現(xiàn)實。此類產(chǎn)品真正做到了免于維護，因而可以在任何環(huán)境中部署。

方便的無線體驗

Zigbee green power是監(jiān)控各項應用的設(shè)備平臺，為我們親愛的家人確保舒適安全的居家環(huán)境，因為只有家中具備可靠完整的傳感和控制網(wǎng)絡(luò)，才能實現(xiàn)高層次的控制和創(chuàng)新的應用場景。而Zigbee green power能幫助您以較低的成本搭建這樣的網(wǎng)絡(luò)，不會造成電費賬單上的額外費用，甚至可以通過控制家中設(shè)備更為高效地運作而節(jié)省電費。此外，它有助于保護我們的環(huán)境，引領(lǐng)我們進入越來越方便的無線無源世界。

應用案例

下述應用案例和設(shè)備均出自應用Zigbee green power的真實產(chǎn)品。

利用自身獲得能量：開關(guān)可以當做一個傳感器，能夠報告哪個按鍵被按壓，這樣可以在很大程度上簡化開關(guān)并使其應用更為靈活?；趧幽艿拈_關(guān)傳感器可以與許多產(chǎn)品整合，比如照明開關(guān)、門窗和門窗把手把手，抽屜等等。它們能利用使用者摁壓按鈕、開關(guān)門窗或轉(zhuǎn)動把手的日常手部動作產(chǎn)生能量，并且在產(chǎn)品的整個使用壽命周期內(nèi)始終有效。這些傳感器便能自動控制燈光、排風或者對意外情況作出警示，例如有人闖入或窗戶把手異常開啟。由使用者操作的機械裝置的此類應用可謂無窮無盡。

智能斷路器：斷路器的外形規(guī)格有很多限制，使用交流電源的智能斷路器往往因為空間有限而無法實現(xiàn)。通過對流經(jīng)電流進行能源捕獲的智能斷路器，可以做到與斷路功能相隔離，減少空間占用，同時制造成本也較為低廉。智能斷路器可以監(jiān)控能源消耗并檢測有可能導致設(shè)備故障的非正常情況。

工業(yè)連接：在大量使用機器流水線的工業(yè)應用場景下，持續(xù)的振動和作業(yè)使得布線既困難又昂貴。能夠在方便機器操作員操作的位置安裝無線按鈕相當重要，尤其在涉及安全的情況下。而能安置在任何地方、無需任何電線甚至電池的動電（electro-kinetic）開關(guān)最為適宜。

協(xié)助獨立生活：令人安心是智能家居的一大優(yōu)勢，特別是對上了年紀在日常生活中需要多方照顧的老人而言。上述設(shè)備，特別是專門的傳感器可以給老年人和照顧他們的人帶來許多便利。這些傳感器可以安置在床墊上（監(jiān)測人們是否起床），地板上（監(jiān)測活動和提供向?qū)В蛘咧苯哟┐髟谏砩?。有了它們，人們可以在家中多待?-10年。數(shù)據(jù)連接上云端并進行分析后會在出現(xiàn)某種特定模式和情況時給看護人員發(fā)送警示。絕對的可靠性以及無需更換電池是這類應用場景的關(guān)鍵需求，穩(wěn)定的zigbee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)合超低功耗的Zigbee green power能為滿足這些需求奠定基礎(chǔ)。