ZigBee技術(shù)的優(yōu)缺點

　　1、低功耗：工作模式下，ZigBee技術(shù)的傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號的收發(fā)時間很短。其次，在非工作模式情況下，ZigBee的節(jié)點處于休眠狀態(tài)。設(shè)備搜索延遲一般為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設(shè)備接入信道時延為15 ms。由于工作時間較短，收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節(jié)點非常省電。ZigBee節(jié)點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右，對于某些占空比(工作時間/(工作時間+休眠時間))小于1%的應(yīng)用，電池的壽命甚至可以超過十年。相比較藍牙僅能工作數(shù)周，WIFI僅可工作數(shù)小時。
 

　　2、低成本：通過大幅簡化協(xié)議，降低了對節(jié)點存儲和計算能力的要求，。根據(jù)研究以8051的8位微控制器測算，全功能設(shè)備需要32K的代碼，精簡功能只需要4KB的代碼，而且ZigBee協(xié)議專利免費。
 

　　3、低速率：ZigBee工作在20-250kbit/s的較低速率，分別提供250kbit/s(2.4GHz)、40kbit/s(915MHz)和20kbit/s(868MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率，能夠滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求。
 

　　4、近距離：ZigBe設(shè)備點對點的傳輸范圍一般介于10-100米之間。在增加射頻發(fā)射功率后，傳輸范圍可增加到1-3km。如果通過路由和節(jié)點間的轉(zhuǎn)發(fā)，傳輸距離可以更遠。
 

　　5、短時延：ZigBee響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需要15ms。節(jié)點連接進入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進一步節(jié)省了電能。相比較藍牙需要3-10秒，WIFI需要3秒。
 

　　6、網(wǎng)絡(luò)容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸?shù)奶攸c使得它非常適宜支持簡單器件。一個ZigBee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點最多包括有255個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其中有一個是主控(Master)設(shè)備，其余則是從屬(Slove)設(shè)備。若是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(Network Coordinator)，整個網(wǎng)絡(luò)可以支持超過64000個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，再加上各個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器可以相互連接，整個ZigBee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)目將是十分可觀。
 

　　7、高安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能。在數(shù)據(jù)傳輸過程中提供了三級安全性。第一級實際是無安全方式，對于某種應(yīng)用，如果安全并不重要或者上層已經(jīng)提供了足夠的安全保護，器件就可以選擇這種方式來轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。對于第二級的安全級別，器件可以使用接入控制清單(ACL)來防止非法器件來獲取數(shù)據(jù)，在這一級不采取加密措施。第三級安全級別在數(shù)據(jù)傳輸過程中，采用AES的對稱密碼。AES可以用來保護數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法用戶。
 

　　8、免執(zhí)照頻段：ZigBee設(shè)備物理層采用工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療(ISM)頻段。
 

　　9、數(shù)據(jù)傳輸可靠：ZigBee的媒質(zhì)傳入控制層(MAC層)采用talk-when-ready的碰撞避免機制。在這種完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需求時則立刻發(fā)送，發(fā)送的每個數(shù)據(jù)分組都必須等待接收方的確認消息，并進行確認信息回復(fù)。若沒有得到確認信息的回復(fù)就表示發(fā)生了沖突，將重傳一次。采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳送的可靠性。ZigBee為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時競爭和沖突。同時，ZigBee針對時延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時延和休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。
 

　　ZigBee的缺點：
 

　　1、成本：目前ZIGBEE芯片出貨量比較大的TI公司，芯片其成本均在2~3美金左右，再考慮到其他外圍器件和相關(guān)2.4G射頻器件，成本難以低于10美金，針對智能家居這種成本敏感而有需要大量節(jié)點的家用設(shè)備，其成本頗為尷尬。
 

　　2、通信穩(wěn)定性：目前國內(nèi)Zigbee技術(shù)主要采用ISM頻段中的2.5G頻率，其衍射能力弱，穿墻能力弱。家居環(huán)境中，即使是一扇門，一扇窗，一堵非承重墻，也會讓信號大打折扣。當(dāng)然，有些廠家會使用射頻功放，對2.5G信號進行放大，但是這樣會造成額外的輻射污染，同時也和ZIGBEE低功耗，節(jié)能的初衷背道而馳。
 

　　3、自組網(wǎng)能力：Zigbee技術(shù)的主要特點是支持自組網(wǎng)能力強，自恢復(fù)能力強，因此，對于井下定位，停車場車位定位，室外溫濕度采集，污染采集等應(yīng)用非常具有吸引力。然而，對于智能家居的應(yīng)用場景中，開關(guān)，插座，窗簾的位置一旦固定，一直不變，自組網(wǎng)的優(yōu)點也就不復(fù)存在，但是自組網(wǎng)所耗費的時間和資源卻依舊高昂。
 

　　我們在長期應(yīng)用Zigbee技術(shù)來解決實際問題的實踐中，也發(fā)現(xiàn)了幾個十分重要，而在短期內(nèi)我們認為十分難以解決的問題：
 

　　1. Zigbee的核心技術(shù)之一，是動態(tài)組網(wǎng)和動態(tài)路由，即Zigbee網(wǎng)絡(luò)考慮了網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點增減變化，網(wǎng)絡(luò)中 的每個節(jié)點相隔一定時間，需要通過無線信號交流的方式重新組網(wǎng)，并在每一次將信息從一個節(jié)點發(fā)送到另一個節(jié)點時，需要掃描各種可能的路徑，從最短的路經(jīng)嘗 試起，這就涉及到無線網(wǎng)絡(luò)的管理問題。而這些，都需要占用大量的帶寬資源，并增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)目的增加和中轉(zhuǎn)次數(shù)增多。因而，盡管Zigbee的射頻傳輸速率是250kbps 但經(jīng)過多次中轉(zhuǎn)后的實際可用速率將大大降低，同時數(shù)據(jù)傳輸時延也將大大增加，無線網(wǎng)絡(luò)管理也就變得越麻煩。這也就是目前Zigbee網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸時的主要問題。
 

　　2. Zigbee這個字，從英語的角度來分析，它是由“Zig”和“bee”兩個字組成。前者“Zig”中文的意思是“之“字形的路徑，后面一個英文單詞“bee”就是蜜蜂的意思，我們的理解，Zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就是模仿蜜蜂信息傳遞的方式，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間信息的相互互傳，來將一個信息從一個節(jié)點傳輸?shù)竭h處的另外一個節(jié)點。如果按一般標準Zigbee節(jié)點，在開闊空間每次數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)平均增加50米直線傳輸距離計算，傳輸500米直線距離需要中轉(zhuǎn)十次;在室內(nèi)，由于Zigbee所使用的2.4 G的傳輸頻率，一般是通過信號反射來進行傳輸?shù)?，由于建筑物的遮擋，要傳輸一定的距離，往往需要使用較多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點來進行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，如上述第一條中的分析，這對一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)來講，并不是一件簡單的事情。當(dāng)然，我們也可使用放大器來增加Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的傳輸距離，然而，這必然要大大增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功耗和成本，失去了Zigbee低成本低功耗的本來目的。而且，在室內(nèi)使用這種方法來增加傳輸距離，效果也有限。顯然，一種通過中心點在室外，終端模塊在室外的星狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)更加合理。
 

　　3.Zigbee的核心技術(shù)之一，是每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，除了自身作為信息采集點和執(zhí)行來自中心的命令外，它還承擔(dān)著隨時來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)任務(wù)，這樣，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的收發(fā)機必須隨時處于收發(fā)接收狀態(tài)，這就是說它的最低功耗至少在20mA左右，一般使用放大器的遠距離網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其耗電量一般在150mA左右。這顯然很難使用電池驅(qū)動來保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的正常工作;
 

　　4.由于Zigbee中的每一個節(jié)點，都參與自動組網(wǎng)和動態(tài)路由的工作，因而每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的單片機也就相對復(fù)雜一些，成本自然也就高一些。另外，在Zigbee網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進行一些針對具體應(yīng)用的開發(fā)工作的量也就大一些。
 

　　雖然說zigbee在應(yīng)用中還存在著難題，但是從總體和未來的發(fā)展趨勢看， ZigBee在未來市場的發(fā)展前景會更好，畢竟在系統(tǒng)的通用性、OTA的支持、以及和其他產(chǎn)品的互通上都具有很大的優(yōu)勢。
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