ZigBee无线通讯技术
一、什么是ZigBee?
ZigBee实际上就是一种无线网络通讯技术,经常会一起出现的有:蓝牙(BLE低功耗蓝牙)、WiFi、RF射频识别。但是他们之间是有很大区别的。接下来会介绍。
二、各种无线通讯技术区别
ZigBee:功耗更低,成本更低,传输距离能够达到100m(可以通过外部拓展放大),组网节点多,但是数据传输速率低。
BLE低功耗蓝牙:这里说明下,在物联网中大多都是用的蓝牙4.0版本以后的协议,大家可以理解为传统蓝牙模式+低功耗模式,传统蓝牙就是我们之前用的普通手机中所带的蓝牙功能,每次都需要输入相应的密码匹配建立连接,然后才能进行数据通讯,低功耗模式就是大家现在接触的智能手环、共享单车电子锁等。BLE的特点是低功耗,传输距离现在可以达到300m,传输速率达到50Mb/s,成本低,但是组网节点少。
WiFi:功耗高,成本高,传输距离达到300m,组网节点多
三者之间的区别如图:
RF是射频识别技术,主要应用在身份识别、非现金交易(校园卡、ETC、银行卡等)
三、ZigBee和IEEE 802.15.4区别
IEEE 802.15.4协议是IEEE组织发布的协议标准,他主要规定了在无线网络传输:
A:物理层 (DSSS):数据的调制发送和接收解调,介质选择,信道选择。
B:MAC层 (CSMA/CA):产生网络信标,支持设备的安全性等。
但是IEEE并没有对网络层和上层应用接口方面作出规定,因此ZigBee联盟(著名半导体厂商、ZigBee使用者等等组成)在IEEE 802.15.4协议之上进行再次加工制定了ZigBee协议:
对网络层协议和API进行了标准化,还开发了安全层。经过ZigBee联盟对IEEE 802.15.4的改进,这才真正形成了ZigBee协议栈(Zstack)。
参考图片:
四、ZigBee通信频段
ZigBee使用的ISM频段,该频段是专门提供给工业、科学、医学这三个机构免费使用的频段,该频段在不同的地域,各有不同的规范,但是2.4GHz是各国都有的,因此2.4GHz是可以用在WiFi、BLE、ZigBee、RF的领域。
IEEE 802.15.4定义了两个频段:2.4GHz和868MHz/915MHz,共27个信道(信息传输通道):
868MHz频段:1个信道,数据传输速率20kbps,覆盖范围是主要是欧洲
915MHz频段:共10个信道,数据传输速率40kbps,覆盖范围主要是美洲
2.4GHz频段:共16个信道,数据传输速率是250kbps,覆盖范围是全球
五、ZigBee网络拓扑结构
ZigBee网络拓扑结构主要有三种:星形、网状和树状。
在ZigBee 无线网络中,不同的网络拓扑结构对网络节点的配置也不同,网络节点的类型:协调器、路由器和终端节点,具体配置根据需要决定
六、典型的ZigBee应用框架
七、ZigBee开发
现在要想使用ZigBee组网技术,可以有两个途径:自主研发和使用ZigBee模块。因为ZigBee协议栈是半开源的,所以可以基于源码之上进行相应的二次开发,但是这样对于研发人员来说,需要对于无线通讯的软硬件有一定的基础,同时产品的研发周期也大大延长,因此,可以使用其他公司生产好的ZigBee模块,内部已经实现了ZigBee的组网技术,我们将他作为单一模块使用,只需要根据相应的地城通讯接口(一般是uart串口)使用即可。使用模块的方法的话,直接根据相应的接口协议给模块发送/接收数据就可以了,这里就不做介绍了,下面主要针对第一种方法做介绍。