ZigBee技術(shù) - 近距離通信技術(shù)比較研究

ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。

ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布加盟ZigBee聯(lián)盟，以研發(fā)名為ZigBee的下一代無線通信標準。到目前為止，該聯(lián)盟大約已有27家成員企業(yè)。所有這些公司都參加了負責開發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術(shù)標準的IEEE 802.15.4工作組。

ZigBee聯(lián)盟負責制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前，標準制訂工作已完成。ZigBee協(xié)議比藍牙、高速率個人區(qū)域網(wǎng)或802.11x無線局域網(wǎng)更簡單實用。

ZigBee可以說是藍牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節(jié)點聯(lián)網(wǎng)?？梢员人{牙更好地支持游戲、消費電子、儀器和家庭自動化應(yīng)用。人們期望能在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域拓展ZigBee的應(yīng)用。

ZigBee技術(shù)特點主要包括以下幾個部分：

數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10kb/s～250kb/s，專注于低傳輸應(yīng)用。

功耗低。在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個月以上。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優(yōu)勢。

成本低。因為ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本; 積極投入ZigBee開發(fā)的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飛利浦預(yù)估，應(yīng)用于主機端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍牙更具價格競爭力。

網(wǎng)絡(luò)容量大。每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備，也就是說每個ZigBee設(shè)備可以與另外254臺設(shè)備相連接。

有效范圍小。有效覆蓋范圍10～75m之間，具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。

工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執(zhí)照頻段。

根據(jù)ZigBee聯(lián)盟目前的設(shè)想，ZigBee的目標市場主要有PC外設(shè)（鼠標、鍵盤、游戲操控桿）、消費類電子設(shè)備（TV、VCR、CD、VCD、 DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智能控制（照明、煤氣計量控制及報警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動控制設(shè)備）等非常廣闊的領(lǐng)域。

UWB技術(shù)

超寬帶技術(shù)UWB（Ultra Wideband）是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。

UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國FCC對UWB的規(guī)定為：在3.1～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源?；赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機有著廣泛的用途。

UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個高效的無線局域網(wǎng)或無線個域網(wǎng)（WPAN）。

UWB主要應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對速率要求非常高（大于100 Mb/s）的LANs或PANs。

UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費娛樂方面的無線個人局域網(wǎng)（PANs）。現(xiàn)有的無線通信方式，802.11b和藍牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù);54 Mb/s速率的802.11a標準可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費用昂貴。而UWB有可能在10 m范圍內(nèi)，支持高達110 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡單、經(jīng)濟地完成視頻數(shù)據(jù)處理。

具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點使得UWB較適合家庭無線消費市場的需求：UWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量多媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無線通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號從機頂盒無線傳送到數(shù)字電視等家庭場合。當然，UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習慣和市場成熟度等多方面的因素。