1、Zigbee技术应用文献调研北京雅丹天地物联网技术开发公司 010-69706536目录Zigbee技术应用文献调研1第一章ZIGBEE概述41.1 ZIGBEE的定义和特点41.1.1 Zigbee简介41.1.2 Zigbee技术特性51.2 ZIGBEE关键部件51.2.1 网络射频芯片51.2.2 微控制器（MCU）91.2.3 ZIGBEE协定堆栈（ZIGBEE软件）111.3 ZIGBEE与其它近距离通信技术的比较121.3.1 蓝牙121.3.2 WIFI171.3.3 无线USB201.3.4 UWB221.3.5 WIMAX231.4 ZIGBEE国际标准271.4.1 ZI
2、GBEE协议构成271.4.2 IEEE 802.15.4技术标准的发展281.4.3 ZIGBEE标准的发展32第二章 ZIGBEE发展现状及趋势332.1 ZIGBEE联盟332.2 全球ZIGBEE发展趋势332.2.1 全球ZIGBEE市场概况342.2.2 全球ZIGBEE产品供需情况342.2.3 全球ZIGBEE应用市场潜力352.3 中国ZIGBEE发展趋势352.3.1 华立仪表362.3.2 华为362.3.3上海顺舟网络科技有限公司372.3.4蓝科372.3.5北京博控自动化技术有限公司38第三章 ZIGBEE应用403.1 ZIGBEE的应用领域403.1.1 在工业
3、领域的应用403.1.2 在精确农业上的应用433.1.3 在家庭和楼宇自动化领域453.1.4在医学领域473.1.5 在消费和家用自动化市场473.1.6 在道路指示、方便安全行路方面483.1.7在汽车工业方面483.2 ZIGBEE应用实例483.2.1 基于ZIGBEE技术的无线点餐系统通信解决方案483.2.2 基于ZIGBEE技术的管道监测无线数据传输网络493.2.3 基于ZIGBEE技术的无线三表远程抄表系统513.2.4 基于ZIGBEE技术的水文水利监测无线数据传输网络553.2.5 ZIGBEE智能交通控制系统无线通信方案573.2.6 医院对病患、监护设备及设施进行医
4、疗和健康监控593.2.7无线Mesh全球两大应用案例633.2.8在石化工业和油田中的应用66第四章 ZIGBEE相关厂商研究744.1微控制器、射频收发器组件部分的生产厂商754.1.1 CHIPCON754.1.2 HELICOMM774.1.3 飞思卡尔784.1.4 捷力半导体(JENNIC)804.1.5 ATMEL824.1.6 SILICON LABS844.1.7 EMBER854.1.8 INTEGRATION ASSOCIATES854.1.9 达盛电子864.1.10 OKI864.1.11 RADIOPULSE894.2 ZIGBEE协定堆栈的厂商914.2.1 MI
5、CROCHIP914.2.2 台湾资策会网络多媒体研究所924.2.3 AIRBEE924.2.4 EMBER934.3 ZIGBEE模组944.3.1 DIGI INTERNATIONAL944.3.2 华宝通讯944.3.3 美国PANASONIC电子仪器公司95参考文献：96第一章ZIGBEE概述1.1 ZIGBEE的定义和特点ZigBee技术是一种应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。Z
6、igBee过去又称为“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”无线电技术，目前统一称为ZigBee技术。 1.1.1 Zigbee简介Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很低的功耗，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，因此它们的通信效率非常高。最后，这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技
7、术如WiMax收集。Zigbee的基础是IEEE802.15.4，这是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network，PAN)工作组的一项标准，被称作IEEE802.15.4(Zigbee)技术标准。Zigbee不仅只是802.15.4的名字。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。Zigbee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设
8、备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。1.1.2 Zigbee技术特性Zigbee技术的主要特点包括以下几个部分：数据传输速率低：只有10k字节/秒到250k字节/秒，专注于低传输应用；功耗低：在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月到2年，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这也是Zigbee的支持者所一直引以为豪的独特优势；成本低：因为Zigbee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。且Zigbee协议免收专利费。时延短：通常时延都在15毫秒至30毫秒之间； 安全：Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时可
9、以灵活确定其安全属性；网络容量大：每个Zigbee网络最多可支持255个设备，也就是说，每个Zigbee设备可以与另外254台设备相连接；优良的网络拓扑能力：ZigBee具有星、树和丛网络结构的能力。ZigBee设备实际上具有无线网路自愈能力,能简单地覆盖广阔围； 有效范围小：有效覆盖范围1075米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境；工作频段灵活:使用的频段分别为2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)，均为免执照频段。1.2 ZIGBEE关键部件1.2.1 网络射频芯片射频收发器是支持zigBee技术的平台解
10、决方案的一个组件。处理设备(例如MCU或DSP)必须集成IEEE802.15.4MAC和ZigBee软件，才能构成完整的解决方案。此处以飞思卡尔ZigBee射频芯片MC13192的原理与应用为例子进行介绍。MC13192是飞思卡尔公司提供的符合IEEE 802.15.4标准的带数据调制解调器的射频收发芯片。该芯片性能稳定，功耗很低，采用经济高效的CMOS设计，几乎不需要外部组件。更重要的是，该芯片和飞思卡尔其他的ZigBee产品组合在一起可以搭建成飞思卡尔ZigBeeReady平台，利用该平台进行ZigBee相关方面的开发工作可以有效地缩短工程师的开发时间，降低开发成本。主要特点： MC131
11、92 特点如下：(1)具有16 个信道；(2)典型的发射功率为0dBm，最大发射功率达到3.6dBm；(3)采用DSSS扩频通信技术, 最大速率为250Kbps；(4)在分组错误率为1%的情况下,其接收灵敏度达到- 92dBm( 典型值)；(5)7个通用输入/输出端口(GPIO)。整个ZigBee节点采用AAA电池供电。MC13192符合IEEE 802.15.4标准，它选择的工作频率是2.4052.480GHz，数据传输速率为250kbps，采用O-QPSK调试方式。这种功能丰富的双向2.4GHz收发器带有一个数据调制解调器，可以在ZigBee技术应用中使用，它还具有一个优化的数字核心，有助
12、于降低MCU处理功率，缩短执行周期。内部集成4个定时比较器，使其可以和性能较低、价格低廉的MCU配合使用以降低成本，广泛的中断维修服务使得MCU编程更为容易；芯片和MCU之间使用串行外围接口，使得在MCU选择上具有更大的余地。芯片集成的连接质量和电源检测功能可以为组网和维护提供必要的数据。除此之外，芯片还具有以下的特性：全频谱编码和译码；经济高效的CMOS设计，几乎不需要外部组件；可编程的时钟，供基带MCU使用；标准的4线SPI（以4MHz或更高频率运行）；扩展的范围性能（使用外部低噪音放大器功率放大器）；可编程的输出功率，通常为0dB；超低功率模式；7条GPIO线路；芯片采用2.7V供电，接
13、收状态耗电37mA，发射状态耗电30mA，功耗很低；QFN-32封装，尺寸为5mm5mm，是同类芯片中尺寸最小的。图1 内部结构芯片内部结构如图1所示。芯片主要由模拟接收发射部分、数字调制解调部分、片内频率合成器、电源管理部分以及与MCU接口部分组成。从天线接收进来的射频信号经过两次下变频之后变成两路正交信号（I和Q）,片内集成的CCA（空闲信道评估）模块根据接收到的基带信号的能量进行空闲信道评估检测。CCA和前端的LNA（低噪声放大器）都要受到AGC（自动增益控制）的控制。数字接收端通过差分码片检测（DCD）后经过相关器对直接序列扩频DSSS）进行解扩，经过符号同步检测和包处理以后最终得到接
14、收到的数据。通过SPI接口传送到MCU。要发送的128字节信号由MCU通过SPI接口传送到MC13192的发送缓冲器中，头帧和帧检测序列由MC13192产生，根据IEEE802.15.4标准，所要发送的数据流的每4个比特被32码片的扩频序列扩频，扩频以后的信号送到相位开关调制器上以O-QPSK的方式通过直接上变频调制到载波后通过天线发射出去。芯片还集成频率合成器、电源管理模块、定时器、中断判决器以及用于接收、发射的存储器电路。图2 应用电路图2是MC13192应用于ZigBee网络终端设备典型应用电路。要发送的信号从MCU通过SPI口传送到MC13192中，经过扩频O-QPSK调制到载波后通过
15、发通路从天线发射出去。从天线来的射频信号经过收通路传送到MC13192中，经过解调、解扩得到原始的数据，再通过SPI接口传送到MCU，MCU同时提供对收发通路切换的控制。电路中的MC13192射频信号采用差分输入输出的方法，天线采用的是与输入输出相匹配的平衡印制线天线，当然，从实际设计需要出发也可以使用芯片天线来替代印制线天线。从天线接收的射频信号通过由L3和C12组成的窄带匹配网络和单刀双掷开关PG2120TK-E2后传送到变压器Z1上，由Z1将其分解为两路差分信号传送到MC13192芯片的两个射频信号输入管脚RIN_M和RIN_P上；要发射的两路射频信号从芯片的两个射频信号输出端PAO_P
16、和PAO_M输出，经过变压器Z2后合成一路信号，通过单刀双掷开关PG2120TK-E2和由L3和C12组成的窄带匹配网络后传送到天线上发射出去。需要注意的是芯片的PAO+和PAO-管脚需要和芯片的VDDA相连，在电路中是通过变压器Z2将它们相连的。考虑到晶体振荡器对通信质量的影响，在印制板排版时应将晶体振荡器的位置尽可能地靠近MC13192芯片的XTAL1和XTAL2管脚。电容C5、C6的值应该与晶体振荡器负载电容相一致，MC13192芯片指定的晶振频率为16MHz，稳定度需要在40ppm之间。芯片的VDDA、VDDLO1、VDDLO2、VDDD、VDDVCO管脚是芯片内部电源管理部分的输出，
17、用来向芯片的其他部分供电。在实际应用中对这几个输出的旁路电容的要求比较严格，在设计印制板的时候同样应该将它们的旁路电容的位置尽量靠近相应的输出管脚。芯片通过标准的四线SPI接口与MCU相连，SPI接口可以在8MHz或者更小的频率下工作就可以满足芯片的使用要求。芯片可以通过CLK0管脚向MCU输出时钟信号，该时钟是通过SPI接口编程控制的，它的默认值为32.768Hz（16MHz/488）。将芯片的管脚与MCU的一个GPIO相连使得MCU可以很容易地控制芯片的工作模式。当然也可以通过开关等外加电路来对工作模式的控制进行扩展以满足实际需要。在实例中，MCU通过一个GPIO口和芯片的RXTXEN管脚
18、相连，用来初始化芯片的收发操作。芯片也可以将该管脚设置为高电平，通过SPI编程来初始化芯片的收发操作。MCU通过一个GPIO口和芯片的管脚相连，用以在必要的时候对芯片进行复位操作。1.2.2 微控制器（MCU）MCU的选取：MC13192芯片只是ZigBee技术平台解决方案的一个组件，在具体的实现中必须根据实际需要选择合适的处理设备，所选择的处理设备必须集成支持IEEE802.15.4 MAC和ZigBee软件，才能构成完整的解决方案。考虑到与MC13192良好的兼容性和较好的技术支持，可以优先考虑使用飞思卡尔提供的适合ZigBee技术的处理设备。飞思卡尔推出的HCS08系列是最新的8位MCU
19、，其工作电压为1.8V。HCS08系列的性能与许多16位MCU相当，但功耗很低。将其和MC13192配合使用可以大幅度地延长电池寿命，提高工作性能。该系列共有四款芯片，它们分别是MC9S08GB32/GB60/GT16/GT60。对于处理设备集成的软件，设计者可以根据自己的需要参考MC13192使用手册编写，也可以采用飞思卡尔已经编写好的MAC层软件。飞思卡尔开发的IEEE802.15.4 MAC软件作为ZigBee平台解决方案的一部分，符合协议标准，其体积很小，这样将其集成到MCU上只占很小的存储空间。该软件具有以下特点：可支持对等的、星状和网状网络拓扑；可支持可选的上层Z-Stack Zi
20、gBee;省电模式（休眠、应用可配置）；安全性好；载波侦听多点接入/冲突，避免（CSMA-CA）通道访问；可选的带信标的超帧结构；有保证的时间槽（GTS）机制。MC13192用于ZigBee-Ready平台飞思卡尔为终端产品制造商推出一站式ZigBee-Ready平台。这种可升级的解决方案致力于为制造商提供完善的产品和支持服务，与通过多个供应商获得产品和支持相比，这种一站式服务能够帮助客户减少开发时间和研发成本。该ZigBee-Ready平台包括工作在2.4GHz频段的射频数据调制解调器MC13192、IEEE 802.15.4兼容性MAC软件，以及一颗低电压、低功耗的MCU-HCS08系列芯
21、片。图3ZigBee-Ready平台解决方案传感器应用的框图如图3所示。在图示的例子中，MCU选择的是MC9S08GT16，其性能很好，而功耗却很低，传感器根据需要选择，可以是温度传感器、压力传感器、加速度传感器等。由传感器输出的模拟信号经过MCU的8通道10位ADC变换后输入到MCU，MCU通过SPI口和MC13192连接将从传感器采集的信号经过处理后通过MC13192发射出去。对传感器的控制信号可以从MC13192的天线接收进来，通过SPI传送到MCU上，经过MCU的判断处理后通过GPIO口传送到传感器上，以完成对传感器的控制。同时MCU完成对MC13192收发控制和所需要的MAC层操作。
22、ZigBee技术是建立在IEEE 802.15.4的基础之上的。802.15工作组针对个人局域网络（LR-WPAN）制定了802.15.4标准，它把低能耗、低速率、低成本作为制定的目标，而这正好符合无线传感器网络的某些特殊要求。于是ZigBee联盟在IEEE制定的低级MAC层和物理层协议的基础上对网络层协议和API进行了标准化，而且，为了信息保密的需要，还开发了安全层，这最终形成了ZigBee技术的标准。ZigBee的物理层和MAC层这两层是由硬件实现的（如chipcon公司的CC2420芯片）；网络层、安全层、应用层是由ZigBee联盟所制定的标准组成的。对于一个开发者来说，只要对应用层接口
23、有很深的理解就足够支持他在应用层的开发，这使得开发者不必花费大量时间来关注底层的实现细节。FREESCAL公司，推销的是自己的68系列处理器，使用的是以68微处理器为核心的MC1321X单芯片系统，EMBER公司，也是采用的自己的16 BIT RISC 处理器； TI也希望推销自己的CC2420+MSP430系统；ZigBee节点作为一种传感器，其主要功能是采集用户感兴趣的数据，并将数据发送到蓝牙/ZigBee 网关, 通过GPRS、CDMA 或WI - FI 等发送到远程控制中心或数据库。ZigBee 节点硬件由电源模块、微控制器( MCU) 、存储器、ZigBee 收发器和传感器等组成。系
24、统中的MCU采用Freescale 公司hcs08 系列的8 位MC9S08GB60。MC9S08GB60 具有丰富的片上存储功能, 有64KB( 其中Flash 占60KB, RAM 占4KB) 的存储空间。在40MHz 的工作频率下, 其功率消耗不到1mW。而且该微控制器具有多种省电模式以供选择。除了具有丰富的片上存储功能和多种省电模式以外,MC9S08GB60 微控制器还具有8 个10bit 的A/D 转换器、多个I/O 数据线、2 个串行通信接口(SCI)、四线串行外围接口(SPI)。这些特点使它易于进行软件编程, 其接口还可用作与传感器的接口。1.2.3 ZIGBEE协定堆栈（ZIG
25、BEE软件）ZIGBEE技术的核心是几万行ZIGBEE/802.15.4 C51源代码,这些源代码和ZIGBEE无线单片机内核配合,完成数据包装收发,校验,各种网络拓扑,路由计算等复杂的功能,这个协议栈是ZIGBEE技术的核心。完整的ZigBee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上协议由ZigBee联盟制定IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准。应用会聚层将主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上，具体而言包括：（1） 安全与鉴权；（2） 多个业务数据流的会聚；（3） 设备发现；（4） 业务发现；网络层将主要考虑采用基于ad hoc技术的网
26、络协议，应包含以下功能：（1） 通用的网络层功能：拓扑结构的搭建和维护，命名和关联业务，包含了寻址、路由和安全；（2） 同IEEE802.15.4标准一样，非常省电；（3） 有自组织、自维护功能，以最大程度减少消费者的开支和维护成本。相对于常见的无线通信标准，ZigBee协议套件紧凑而简单，其具体实现的要求很低，以下是ZigBee协议套件的需求估计：（1） 8位处理器，如80c51；（2） 协议套件软件需要32kbytes的ROM；（3） 最小协议套件软件大约4kbytes的ROM；（4） 网络主节点需要更多的RAM，以容纳网络内所有节点的设备信息、数据包转发表、设备关联表、与安全有关的密钥存
27、储等。1.3 ZIGBEE与其它近距离通信技术的比较ZigBee技术是一种低成本、低速率、低功耗的无线传输技术，它基于IEEE802.15.4标准，工作频率为868MHz、915MHz和2，4GHz，其中2.4GHz是一个开放的频率。ZigBee与其他几种无线通信技术，如Wi-Fi和Bluetooth相比，突出特点是应用简单，电池寿命长，有组网能力，可靠性高以及成本低。1.3.1 蓝牙1.系统复杂性Zigbee的系统复杂性要远小于蓝牙的系统复杂性这可以从它们的协议栈的参考模型(如上图)中看出ZigBee协议栈简单，实现相对容易，需要的系统资源也较少，据估计运行ZigBee需要系统资源约28Kb
28、；蓝牙协议栈相对复杂，它需要系统资源约为250Kb。Zigbee定义了两种类型的设备：全功能设备FFD(Full Functional Device)和简化功能设备RFD(Reduced Function Device)。网络为主从结构，一个网络有一个网络协调者(Coordinator)和最多可达65535个从属设备。网络协调者必须是FFD、它负责管理和维护网络，包括路由、安全性、节点的附着与离开等。一个网络只需要一个网络协调者，其他终端设备可以是RFD，也可以是FFD,RFD的价格要比FFD便宜得多，其占用系统资源仅约为4Kb,因此网络的整体成本比较低。从这一点来说，ZigSee非常适合有大
29、量终端设备的网络，如传感网络、楼宇自动化等。2.安全性Zigbee采用了分级的安全性策略:无安全性接入控制表、32比特AES和128比特AES如果系统是用于安全性要求不高的场景，可以选择级别较低的安全措施，从而换取系统成本和功耗的降低；反之，在安全性要求较高的应用场景如军事)，可以选择较高的安全级别这样，厂商可以综台考虑功耗、系统处理能力、成本和应用环境等方面因素而采取适当的安全级别。Zigbee分别在MAC层和NWK层采取了安全策略。在数据经过一跳就到达目的地时，Zigbee只用MAC层提供的安全机制；当在多跳的情况下，ZigBee就要依赖高层来保证安全。下面分述MAC层和NWK层的安全性：
30、MAC层安全套件Security Suites)基于以下三种操作模式：计数器(CTR,Counter)模式的AES加密、密码块链接模式(CBC-MAC,CipherBlockChaining)的数据完整性、CTR和CBC-MAC相结合的加密和完整性(OW做CCM模式)。MAC层的AES加密算法可以保护MAC命令、信标、信息帧和应答帧的秘冷性、完整性和真实性MAC帧的头部有一个比特用来指示MAC帧是否加密。每一个密钥只与一个安全套件相关联。为了保证数据完整性,MAC层计算头部和净荷数据得到一个消息完整码(MIC，Message Integrity Code),其长度为4,8或16字节。同时，在每
31、个MAC帧头也都有一个帧编号，用于防止帧丢失和帧重传。密钥的建立、安全操作模式的选择和对处理过程的控制则由高层来负责。NWK层也使用AES，它的安全套件是基于CCM.操作模式.CCM.包括所有CCM的功能，同时提供只加密和只保证完整性的功能。使用CCM*允许单个密钥用于不同的安全套件.因此一个密钥并不只属于单个安全套件，一个高层应用可以灵活地指定NWK所用的安全套件。NWK层负责安全处理，但对处理过程的控制则由高层通过建立密钥和决定使用哪一种CCM.安全套件来实现.此外，帧序号和MIC也可以加在NWK帧中。蓝牙协议在基带部分定义了设备鉴权和链路数据流加密所需要的安全算法和处理过程设备的鉴权是强
32、制性的，所有的蓝牙设备均支持鉴权过程，而链路的加密则是可选择的。蓝牙设备的鉴权过程是基于问询-响应模式和共享的加密方式。为了使蓝牙链路的数据流具有隐蔽性，可以使用1比特的流密码对链路进行加密。密钥大小随着每个基带分组数据单元（BB_PDU)传输而改变。加密密钥可以从对设备鉴权中得到这意味着，在使用链路加密之前，两个设备之间至少已经进行了一次鉴权。密钥的最大长度为128比特，从以上分析可以看出，ZigBee和蓝牙在一定程度上都能够保证安全性。但Zigbee比蓝牙更为灵活，这更有利于控制系统成本.3.可靠性信号在无线环境中传输，必然存在大尺度衰落、阴影衰落、多径和干扰等问题。Zigbee,蓝牙和W
33、LAN(IEEE802.11b)都是工作于2.4GHzISM频段，相互间的干扰是不可避免的，因此保证可靠性尤为重要。下面分别讨论ZigBee和蓝牙为保证可靠性所采取的措施. Zigbee有三个工作频段：2.402-2.480GHz,868-868.6MHz,902-928MHz，共27个信道。信道接入方式采用CSMA-CA,RM有效地减少帧的冲突。为抗干扰和多径、Zigbee在物理层采用直接序列扩频DSSS和频率捷变FA技术。ZigBee的DSSS在900M日z频段采用了每符号15个码片，在2.4GHz频段采用了每符号32个码片，这比IEEE802.11b的DSSS所采用的每符号11个码片有更
34、强的抗干扰和多径的能力。为了保证帧的正确传输，ZigBee在MAC层采用了两个指施：自动请求重传ARQ和帧缓存。当一帧传给一个设备时，如果接受设备处于忙或者休眠状态而不能接收该帧，那么网络协调设备就暂时缓存该帧，直到接收端能接收该帧。在网络层，Zigbee支持网状网.存在冗余路由，保证了网络的健壮性。蓝牙的工作在2.402-2.480GHz频段，它采用了跳频扩频FHSS，在79个信道上每秒钟，600次跳频，查寻状态时，跳变速率为每秒3200跳，有效地降低了干扰.在差错控制方面，基带控制器采用三种检纠错方式1/3前向纠错编码(FEC)，2/3前向纠错编码和ARO。分组报头含有重要的连接信息和纠错
35、信息，始终采用1/3FEC方式保护性传输。4.功耗低功耗是ZigBee的一个重要特征在一个典型的Zigbee传感网络中，一块普通碱性电池可以供Zigbee设备工作六个月到两年。下面讨论ZigBee获得低功耗的方法Zigbee的MAC信道接入机制有两种无信标Beaco门)模式和有信标模式无信标模式就是标准的ALOHACSMA-CA的信道接入机制，终端节点只在有数据要收发的时候才和网络会话，其余时间都处于休眠模式，这样平均功耗就非常低。有信标模式下，终端设备可以只在信标被广播时醒来，并且听地址，如果没有侦听到自己的地址，则又转入休眠状态。信标对簇形网络(Cluster tree network)和
36、网状网(Mesh network)的节点同步尤为重要，节点不用长时间侦听信道而消耗能量网络拓扑结构对功率节省也有很重要的关系星形和簇形网络结构比网状网结构更有利于功率节省.因为前者的终端节点不充当路由器的功能，只收发自己的数据，这样可以节省更多功率。蓝牙主要采用两种方式来控制功率：自适应发射切率和调整基带链接模式。在自适应发射功率控制方式中，当从属设备检测到接收信号强度指示值(RSSI，Receive Signal Strength Indicator)小于最低阀值时，从属设备可以请求主控设备增大的发射功率，反之，当RSSI大于某个规定的阀值时，从属设备也可以请求主控设备降低发射功率。蓝牙基带
37、有四种链接模式：活跃(Active),呼吸(Sniff),保持（Hold)和休眠(Park)。通过调节基带链接模式，也可以实现节约功率的目的。活跃、呼吸、保持、休眠这四个状态消耗的平均功率依次减小，但设备响应时间也依次增加。5.主要技术及性能参数比较为更直观地比较Zigbee和蓝牙，下面将两种技术的主要技术及性能参数列表。6.应用及市场分析比较由于Zigbee具有功耗极低、系统简单、成本低、低等待时间(Latency Time)和低数据速率的性质。它非常适合有大量终端设备的网络。可以应用到以下领域楼宇自动化、工业监视及控制、计算机外设、互动玩具、医疗设备、消费性电子产品、家庭自动化以及其他一些
38、传感网络。图2是西部技术研究方案公司(WTRS)对Zigbee的一个市场预测。蓝牙自1999年规范1.0版本发布以来，已有很多应用，2003年全球蓝牙芯片产值已达1亿美元。据估计，到2006年，全球蓝牙芯片市场产值将达到5亿美元。应用方面，还是以移动电话为主，占65%,蓝牙产品2003 年出货5500万台，预计2004年将出货8800万台。蓝牙主要应用在移动电话、头戴式耳机、汽车计算机外设、家庭目动化、工业监视控制等领域。预计音频应用将有较大发展。7.结束语通过从技术和应用两方面的分析比较，可以看出Zigbee非常适合于低功耗、低数据速率的监视、传感网络。蓝牙则适合于较高数据数率的应用，如语音
39、和数据传偷。两者之间同时又存在着竞争，比如，在计算机外设、互动玩具、家庭自动化和工业自动化动玩具、家庭自动化和工业自动化等应用领域及在未来的穿戴网络(Wearable Network)中，蓝牙面临着Zigbee技术的竞争。但是任何一种技术的成功，并不只由其技术本身的因素决定，客观市场对技术成败也有很大作用。ZigBee技术要想获得成功，ZigBee联盟应尽早公开发布规范，尽早开发出ZigBee芯片。在蓝牙方面，SIG除致力于制定更多的应用模式和完善规范之外，还应促进不同厂商生产的设备的互通性：针对目前市场特点，蓝牙应优先发展音频应用，因为在低速数据传输领域，蓝牙面临ZigBee的竞争，而在高速
40、数据传输领域，蓝牙又面临UWB的竞争。1.3.2 WIFIWIFI全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11DSSS设备兼容。笔记本电脑技术迅驰技术就是基于该标准的，无线上网已经成为现实。Wi-Fi技术突出的优势在于：其一，无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右，约合15米，而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。据悉，该款产品
41、能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。其二，虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好，数据安全性能比蓝牙差一些，传输质量也有待改进，但传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。其三，厂商进入该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样，由于“热点”所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100米的地方，用户只要将支持无线LAN的笔记本电脑或PDA拿到该区域内，即可高速接入因特网。也就是说，厂商不用耗费资金来进行网络布线接入，从而节省
42、了大量的成本。根据无线网卡使用的标准不同，WIFI的速度也有所不同。其中IEEE802.11b最高为11Mbps（部分厂商在设备配套的情况下可以达到22Mbps），IEEE802.11a为54Mbps、IEEE802.11g也是54Mbps。WIFI是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由， 而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。而wir
43、eless b/g表示网卡的型号，按照其速度与技术的新旧可分为802.11a、802.11b、802.11g 讲起无线网，大家都有一种似是而非的感觉，无线是否简单地两台计算机互联？No！这已经是上个世纪的无线概念，新一代的无线网络，将以无须布线和使用相对自由，建立起人们对无线局域网的全新感受。需求决定了市场的发展，很少见到哪种IT技术或是产品能够象它一样有如此迅猛的增长势头，不受任何约束随时随地访问互联网不再是梦想，其中，WiFi发挥了至关重要的作用。Wi-Fi代表了“无线保真”，指具有完全兼容性的802.11标准IEEE802.11b子集，它使用开放的2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速
44、率为11Mbps，也可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽。无需直线传播传输范围为室外最大300米，室内有障碍的情况下最大100米，是现在使用的最多的传输协议。它与有线网络相较之下，有许多优点：无须布线 WiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。健康安全 IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约6070毫瓦，这是一个什么样的概念呢？手机的发射功率约200毫瓦
45、至1瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，应该是绝对安全的。WIFI组建方法一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程序远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势，有线宽带网络（
46、ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。长距离工作 别看无线WIFI的工作距离不大，在网络建设完备的情况下，802.11b的真实工作距离可以达到100米以上，而且解决了高速移动时数据的纠错问题、误码问题，WIFI设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证都得到了很好的解决。WIFI未来发展这两年内，无线AP的数量呈迅猛的增长，无线网络的方便与高效使其能够得到迅速的普及。除了在目前的一些公共地方有AP之外，国外已经有先例以无线标准来建设城域网，因此，WiFi的无
47、线地位将会日益牢固。 WiFi是目前无线接入的主流标准，但是，WiFi会走多远呢？在Intel的强力支持下，WiFi已经有了接班人。它就是全面兼容现有WiFi的WiMAX，对比于WiFi的802.11X标准，WiMAX就是802.16x。与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，预计会在未来几年间成为无线网络的一个主流标准，Intel计划将来采用该标准来建设无线广域网络。这相比于现时的无线局域网或城域网，是质的变革，而且现有设备仍能得到支持，保护人们的每一分钱投资。总而言之，家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是无线局域网市场增长的动力，虽然到目前为止，美国、日本等发达国家仍然是目前WiFi用户最多的地区，但随着电子商务和移动办公的进一步普及，廉价的WiFi，必将成为那些随时需要进行网络连接用户的必然之选。最近，业界纷纷传出WIFI已出现生存危机的消息。据国外媒体报道，日前很多企业仍然在WIFI这方面投入巨资，但从中赢利的企业几乎没有。据悉很多企业因WIFI而破产，前不久R Wireless公司也放弃了该项业务。那么WIFI的盈利情况是否真的出现危机了？不可否认，WIFI技术的商用目前碰到了许多困难。一方面是受制于WIFI技术自身的限制，比如其漫游性、安全性和如何计费等都还没有得到妥善的解决。另一方面，由于WIFI的赢利模式不明确，如
