1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ZigBeeZigBee 一、一、ZigBee簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 二、二、 ZigBee發(fā)展歷史發(fā)展歷史 三、三、 ZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹 四、四、 ZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例 五、五、 ZigBee小結(jié)小結(jié)主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、一、 ZigBeeZigBee簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介q ZigBee這個(gè)字源自于蜜蜂群藉由跳ZigZag形狀的舞蹈，來(lái)通知其他蜜蜂有關(guān)花粉位置等資訊，以達(dá)到彼此溝通訊息之目的，故以此作為新一代無(wú)線通訊技術(shù)之命名。q ZigBee先前亦被稱為HomeRF Lite、RF-EasyLink或FireFly無(wú)線電技術(shù)，目前統(tǒng)一稱為ZigBee 一、一、 Z

2、igBeeZigBee簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介q Zigbee技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本和可靠性高的雙向微功率網(wǎng)格式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Wireless Sensor Networks，WSN） q ZigBee的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)由IEEE 802.15工作組負(fù)責(zé)制訂，被稱作IEEE 802.15.4（ZigBee）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。二、二、ZigBeeZigBee發(fā)展歷史發(fā)展歷史q1、1999年，藍(lán)牙技術(shù)走向應(yīng)用，但因芯片價(jià)格高，廠商支持力度不夠，傳輸距離限制以及抗干擾能力差等問(wèn)題而發(fā)展緩慢。低功耗、低成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需求使ZigBee應(yīng)運(yùn)而生q2、2000年的12月，IEEE（美國(guó)電子和電氣工程師協(xié)會(huì)）

3、成立了IEEE 802.15.4工作組，致力于開(kāi)發(fā)一種可應(yīng)用在固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備上的，低成本、低功耗的低速率無(wú)線連接技術(shù)q3、2001年8月，美國(guó)HONEYWELL等公司發(fā)起成立了ZigBee聯(lián)盟，他們提出的ZigBee技術(shù)被確認(rèn)為IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)二、二、ZigBeeZigBee發(fā)展歷史發(fā)展歷史q4、2002年下半年，英國(guó)Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國(guó)摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司四大巨頭加盟ZigBee聯(lián)盟，q5、2003年5月，IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)獲得通過(guò)q6、2004年8月約有90家聯(lián)盟成員 2004年12月推出ZigBee技術(shù)規(guī)范1.0版本

4、q7、2006年中國(guó)的華為公司也加入了該聯(lián)盟，現(xiàn)聯(lián)盟內(nèi)有180多個(gè)成員企業(yè)，包括軟件供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商和終端產(chǎn)品商三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.13.1、ZigBeeZigBee技術(shù)的主要特點(diǎn)技術(shù)的主要特點(diǎn)q1 低速率數(shù)據(jù)傳輸速率只有20250kb/s，分別提供250kb/s (2.4GHz),40kb/s (915MHz)和20kb/s (868MHZ) 的原始數(shù)據(jù)吞吐率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求q2 低功耗在低耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使用624個(gè)月，這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)q3 低成本因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以

5、大大降低了成本。且ZigBee協(xié)議免收專利費(fèi)。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊一般在1000元以下，而主要使用的網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點(diǎn)的價(jià)格可降到100元以下三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.13.1、ZigBeeZigBee技術(shù)的主要特點(diǎn)技術(shù)的主要特點(diǎn)q4 容量大ZigBee網(wǎng)絡(luò)可由一個(gè)節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)，同時(shí)該節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，可組成65536個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型網(wǎng)絡(luò)q5 時(shí)延短 ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需要30ms，進(jìn)一步節(jié)約了能源。相對(duì)而言，Bluetooth需要310s，WiFi需要

6、3sq6 安全高 提供了三級(jí)安全模式，包括無(wú)安全設(shè)定，使用接入控制清單（ACL）防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（ASE-128）的對(duì)稱密碼，以靈活確定其安全性三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.23.2、ZigBeeZigBee與與802.15.4802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) ZigBee不僅只是802.15.4的名字 , IEEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，ZigBee聯(lián)盟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.3.13.3.1、 ZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)簇型結(jié)構(gòu)全功能設(shè)備（FFD）網(wǎng)

7、絡(luò)協(xié)調(diào)器精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD）三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.3.23.3.2、 ZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)q網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息，是3種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種，存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算能力最強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。q全功能設(shè)備（FFD）：可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，形成網(wǎng)絡(luò)，讓其它的FFD或是精簡(jiǎn)功能裝置（RFD）連結(jié)，F(xiàn)FD具備控制器的功能可提供信息雙向傳輸。q精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD）：RFD只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)

8、介紹3.3.33.3.3、 ZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)備類型拓樸類型可否成為協(xié)調(diào)器通話對(duì)象全功能設(shè)備（FFD）星形、樹(shù)形、網(wǎng)狀可以任何ZigBee設(shè)備精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD）星形不可以只能與協(xié)調(diào)器通話三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.4. 3.4. ZigBeeZigBee頻帶和數(shù)據(jù)通訊率頻帶和數(shù)據(jù)通訊率 頻率頻率 頻帶頻帶 覆蓋范圍覆蓋范圍 數(shù)據(jù)傳輸速度數(shù)據(jù)傳輸速度 信道數(shù)量信道數(shù)量2.4 GHz ISM全球全球 250 kbps 16868 MHz 歐歐洲洲 20 kbps 1915 MHz ISM美洲美洲 40 kbps 10三、三、ZigBeeZ

9、igBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.53.5、IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4協(xié)議架構(gòu)協(xié)議架構(gòu)三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.6.13.6.1、短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.6.23.6.2、短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、短程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.6.33.6.3、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)比較、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)比較三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.73.7、ZigBeeZigBee技術(shù)優(yōu)勢(shì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)q數(shù)據(jù)傳輸速率低：數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒 250KB/秒，專注于低傳輸應(yīng)

10、用q功耗低：功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使用6到24個(gè)月q成本低：成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本q網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65000個(gè)設(shè)備q時(shí)延短：時(shí)延短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為30ms，休眠激活時(shí)延為15msq網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠q數(shù)據(jù)安全：數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法（美國(guó)新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）q工作頻段靈活：工作頻段靈活：使用頻段2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（美國(guó)），均為免執(zhí)照的頻段三、三、Z

11、igBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.83.8、ZigBeeZigBee應(yīng)用條件應(yīng)用條件q低功耗q低成本q較低的報(bào)文吞吐率q需要支持大型網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)的數(shù)量級(jí)q對(duì)通信服務(wù)質(zhì)量QoS要求不高（甚至無(wú)QoS）q需要可選擇的安全等級(jí)（采用AES-128）q需要多方面的較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用q要求高的網(wǎng)絡(luò)自組織、自恢復(fù)能力三、三、ZigBeeZigBee技術(shù)介紹技術(shù)介紹3.93.9、ZigBeeZigBee應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)用場(chǎng)合q無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSNq帶負(fù)載管理功能的自動(dòng)抄表（AMR）系統(tǒng)q智能交通、油氣生產(chǎn)遙測(cè)遙控通信系統(tǒng)q監(jiān)控照明、HVAC和寫(xiě)字樓安全q農(nóng)田耕作、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水利水文監(jiān)測(cè)無(wú)線通信q工業(yè)制造

12、、過(guò)程控制遙測(cè)遙控q對(duì)病患、設(shè)備及設(shè)施進(jìn)行醫(yī)療和健康監(jiān)控q家庭監(jiān)控、HVAC、安防報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)用q有源RFID應(yīng)用，產(chǎn)品運(yùn)輸、跟蹤，財(cái)產(chǎn)管理q軍事應(yīng)用，包括戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視和機(jī)器人控制q汽車應(yīng)用，配合傳感器網(wǎng)絡(luò)報(bào)告汽車所有系統(tǒng)狀態(tài)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.1 基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）4.2 基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)4.3 基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線點(diǎn)餐系統(tǒng)4.4 基于ZigBee技術(shù)的病房呼叫系統(tǒng)4.5 基于ZigBee技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)4.6 基于ZigBee技術(shù)的燈光控制系統(tǒng)4.7 基于ZigBee技術(shù)的智能家居無(wú)線

13、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4.8 基于ZigBee技術(shù)的油田遙測(cè)遙控應(yīng)用系統(tǒng)4.9 基于ZigBee技術(shù)的安防報(bào)警系統(tǒng)4.10 基于ZigBee技術(shù)的智能公交系統(tǒng)4.11 基于ZigBee技術(shù)的物流管理系統(tǒng)4.12 基于ZigBee技術(shù)的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.1.1 4.1.1 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.1.2 4.1.2 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）技術(shù)的無(wú)線定位（井

14、下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.1.3 4.1.3 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.1.4 4.1.4 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.1.5 4.1.5 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員考勤、煤礦的安全監(jiān)控）技術(shù)的無(wú)線定位（井下人員

15、考勤、煤礦的安全監(jiān)控）四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.2.1 4.2.1 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.2.2 4.2.2 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.2.3 4.2.3 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.2.4 4.2.4 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)

16、技術(shù)的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.3 4.3 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的無(wú)線點(diǎn)餐系統(tǒng)技術(shù)的無(wú)線點(diǎn)餐系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.4 4.4 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的病房呼叫系統(tǒng)技術(shù)的病房呼叫系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.5.1 4.5.1 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.5.2 4.5.2 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)四、四、

17、ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.5.3 4.5.3 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.5.4 4.5.4 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.6 4.6 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的燈光控制系統(tǒng)技術(shù)的燈光控制系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.7.1 4.7.1 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的智能家居無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)的智能家居無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)四、四、 ZigB

18、eeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.7.2 4.7.2 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的智能家居無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)的智能家居無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.8 4.8 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的油田遙測(cè)遙控應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)的油田遙測(cè)遙控應(yīng)用系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.9.1 4.9.1 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的安防報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)的安防報(bào)警系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.9.2 4.9.2 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的安防報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)的安防報(bào)警系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.10 4.10 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的智能公交系統(tǒng)技術(shù)的智能公交系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee應(yīng)用案例應(yīng)用案例4.11.1 4.11.1 基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的物流管理系統(tǒng)技術(shù)的物流管理系統(tǒng)四、四、 ZigBeeZigBee