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ZigBee——新型低功耗无线标准
时间:2021-10-29 01:38点击量:


本文摘要:更加多的有线数据传输正在被无线解决方案代替。对用户而言,线缆的弃用不仅带给了更好便利,而且大大降低了加装成本。 特别是在传感器网络和掌控应用于中,现有网络的加装和改建成本是最重要的考量因素。当从有线网络改向无线网络时,一般来说节点也要从有线电源改向电池供电。在无线网络中,每个节点的功耗之后沦为一个最重要因素。因此,超强低功耗设计技术显得至关重要,特别是在无线传感器节点许多年内只用于一节电池供电的情况下。

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更加多的有线数据传输正在被无线解决方案代替。对用户而言,线缆的弃用不仅带给了更好便利,而且大大降低了加装成本。

特别是在传感器网络和掌控应用于中,现有网络的加装和改建成本是最重要的考量因素。当从有线网络改向无线网络时,一般来说节点也要从有线电源改向电池供电。在无线网络中,每个节点的功耗之后沦为一个最重要因素。因此,超强低功耗设计技术显得至关重要,特别是在无线传感器节点许多年内只用于一节电池供电的情况下。

  如果确认要用于无线网络,那么第一步就是要自由选择现有无线标准或实行专有解决方案,并在内部已完成全面系统研发。这两种方法各有利弊:  *专有解决方案  o优点:硬件灵活性低且成本低,因为仅有须要构建适当的功能。  o缺点:软件栈和传输协议研发时间宽,且与其他设备不相容  *标准解决方案  o优点:研发时间较短,因为有数现成的软件堆栈且经过了多个用户测试。与其他厂商的产品互为相容。

  o缺点:一般来说,标准的软件部分为非必需的且在应用于中并未不予用于。这就减少了软件和数据存储所需的存储器容量。  获得普遍接纳的无线标准有多种,且每一种都针对某特定应用领域。例如目前大家熟知的Wi-Fi/802.11和蓝牙RF标准,前者限于于比较较短距离和中等功耗的高速传输。

可用作PC联网、家庭联网以及视频分配;而后者则面型低功耗短距离中速传输。可用作耳机、PC外设、PDA以及移动电话相连。

  在大多数掌控应用于中,这些标准都不是很理想。例如,就传感器网络而言,利用一节小电池就可使器件工作多年的超强低功耗尤为关键。低数据速率并非必须,因为必须传输的只有极少数控制指令和某些测量值。

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  IEEE802.15.4ZigBee的基础  因此,对于传感器和掌控应用于而言,Wi-Fi/802.11和蓝牙并非是最佳解决方案。也正因如此,业内研发了IEEE802.15.4标准,并于2003年10月发售。

2006年6月,IEEE802.15.4-2006(RevB)取得通过。该标准不但叙述了个域网(PAN)中的点对点传输,而且还定义了面向低功耗、较低速度及可信RF传输的PHY和MAC层。一般室内的传输距离从10到30米平均,在室外仅次于传输距离平均150米。各不相同明确应用于有所不同,电池使用寿命可长约数年。

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    图1免费频段的全球分配情况  在实行无线传输以前,还适当对传输频率展开定义。图1表明了当今全球频率的分配情况。全球各地区高于1GHz的频率用于情况不尽相同。在欧洲,433MHz和868MHz皆为免费用于,而在美国,免费用于的频段为315MHz和915MHz。

只有2.4GHz频段(Wi-Fi和蓝牙也用于该频段)在全球免费用于。此外,就868MHz和915MHz而言,可以用于完全相同的天线。只要具备一个灵活性、权利可编程的RF收发器,一款可选择运营在868MHz或915MHz上的全球解决方案也是一个不俗的自由选择。

在这种情况下,必需要保证将运营频率切换至设备运营地区所容许的频段范围。这不会减少成本,因为必需要公布两个有所不同的固件版本。  IEEE802.15.4专门针对下列频率而定义:  *868MHz、1地下通道20kbps100kbps(仅有限于于欧洲)  *915MHz、10地下通道40kbps250kbps(仅有限于于美国)  *2.4GHz、16地下通道250kbps(限于于全球各地区)  ZigBee软件栈  ZigBee联盟是一个由多家公司构成的行业协会,这些公司通力合作以构建可信、低成本、低功耗、无线网络监控并发售基于开放性全球标准的掌控产品。ZigBee联盟的推动者还包括BMSpa、Ember、飞思卡尔、霍尼韦尔、华为、三菱电机、摩托罗拉、飞利浦、三星、施耐德电气、意法半导体、西门子以及TI等公司。

该联盟享有多达200家成员,并且这一数字还在大大快速增长。该联盟定义了ZigBee栈:是在IEEE802.15.4PHY和MAC之上的一种标准协议栈。


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