1、引言 隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，短距離無線通信技術(shù)已經(jīng)成為通信技術(shù)中的一大熱點(diǎn)。各種網(wǎng)絡(luò)終端的出現(xiàn)、工業(yè)控制的自動化和家庭的智能化等都迫切需要一種具備低成本、近距離、低功耗、組網(wǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的無線互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，Zigbee就是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的。Zigbee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司和荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司共同宣布，將加盟“Zigbee聯(lián)盟”來研發(fā)下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)“Zigbee”。這一標(biāo)準(zhǔn)主要用于近距離無線連接，適合承載數(shù)據(jù)流量較小的工業(yè)控制、醫(yī)用設(shè)備控制、汽車自動化、農(nóng)業(yè)自動化和消費(fèi)性電子設(shè)備等。
2、Zigbee技術(shù)
（1）Zigbee與IEEE802.15.4
Zigbee是基于IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的關(guān)于組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Zigbee技術(shù)并不是完全獨(dú)立、全新的標(biāo)準(zhǔn)，它的物理層、MAC層采用了IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)是由IEEE無線個人局域網(wǎng)（PAN）工作組制定的。這一標(biāo)準(zhǔn)旨在為低能耗的簡單設(shè)備提供有效覆蓋范圍在10m左右的低速率連接，可廣泛用于交互玩具、庫存跟蹤監(jiān)測等應(yīng)用領(lǐng)域。IEEE802.15.4工作在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療（ISM）頻段，定義了兩個物理層，即2.4GHz頻段物理層和868MHz（歐洲）/915 MHz（北美）頻段物理層。在802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中，總共分配了27個具有三種速率的信道：在2.4 GHz頻段有16個速率為250 kbit/s的信道，在915 MHz頻段有10個40 kbit/s的信道，在868 MHz頻段有1個20 kbit/s的信道。
Zigbee聯(lián)盟在IEEE802.15.4物理層、MAC層的基礎(chǔ)上，對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用程序接口（API）進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并對安全層進(jìn)行了開發(fā)。完整的Zigbee協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。應(yīng)用匯聚層是把不同的應(yīng)用映射到Zigbee網(wǎng)絡(luò)上，主要包括安全屬性設(shè)置和多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的匯聚等功能；網(wǎng)絡(luò)層則可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組織和自維護(hù)，從而降低了網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本。Zigbee協(xié)議構(gòu)架如圖1所示。
圖1 Zigbee協(xié)議構(gòu)架
（2）Zigbee的特點(diǎn)
Zigbee技術(shù)在短距離無線通信領(lǐng)域有著較大的優(yōu)勢，這主要是它的自身特點(diǎn)決定的。Zigbee的特點(diǎn)如下。
低功耗：在低功耗待機(jī)狀態(tài)下，兩節(jié)五號干電池可使用6～24個月，從而免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。
短時延：Zigbee的響應(yīng)速度快，一般從休眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需要15ms，節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。
低速率：Zigbee工作在20～250kbit/s的較低速率，滿足低速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/span>
近距離：有效覆蓋范圍為10～100m，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。
低成本：Zigbee簡單而緊湊的協(xié)議大大降低了其對通信控制的要求，而且Zigbee免協(xié)議專利費(fèi)。
大容量：Zigbee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最多可組成65000個節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。
高安全性：Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)能力，采用AES-128加密算法。
免執(zhí)照頻段：采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療（ISM）頻段，2.4GHz（全球）、915MHz（美國）、868MHz（歐洲）。
（3）Zigbee與藍(lán)牙技術(shù)的比較
Bluetooth（藍(lán)牙）技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與通信的開放性標(biāo)準(zhǔn)，它基本上只是設(shè)計作為有線的替代品。藍(lán)牙也工作在2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù)。它可以在不充電的情況下工作幾周，但無法工作幾個月，更不可能達(dá)到幾年。一般情況下，藍(lán)牙同一時間只能處理8個設(shè)備，如果更多的話，通信速率將顯著下降。
