zigbee是什么？一文詳解zigbee

Zigbee是一種用于低功耗、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議，它在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。作為一種成熟的無(wú)線通信技術(shù)，Zigbee協(xié)議提供了一種可靠且靈活的解決方案，適用于各種智能設(shè)備之間的通信和控制。無(wú)論是智能家居、工業(yè)自動(dòng)化還是醫(yī)療設(shè)備，Zigbee都發(fā)揮著重要的作用。本文將詳細(xì)介紹Zigbee協(xié)議的結(jié)構(gòu)組成、技術(shù)特點(diǎn)以及與其他協(xié)議的比較，幫助讀者全面了解這一關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

1.Zigbee協(xié)議的4個(gè)層次

Zigbee協(xié)議是一種用于低功耗、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議，它在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。Zigbee協(xié)議棧包括4個(gè)層次：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、MAC層和物理層。

1. 應(yīng)用層：應(yīng)用層是Zigbee協(xié)議棧的最高層，負(fù)責(zé)定義不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)格式和通信規(guī)則。它支持各種不同類型的應(yīng)用，如智能家居、工業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療設(shè)備等。

2. 網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層處理節(jié)點(diǎn)之間的路由和尋址，確保數(shù)據(jù)傳輸的可靠性和安全性。它使用路由算法來(lái)選擇最佳路徑，并通過(guò)路由表管理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>結(jié)構(gòu)。

4. 物理層：物理層負(fù)責(zé)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)，并提供適當(dāng)?shù)恼{(diào)制和解調(diào)技術(shù)。它定義了無(wú)線信號(hào)的頻率、功率和調(diào)制方式，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

2.ZigBee的結(jié)構(gòu)組成

Zigbee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)協(xié)調(diào)器（Coordinator）、路由器（Router）和終端設(shè)備（End Device）組成。

1. 協(xié)調(diào)器（Coordinator）：協(xié)調(diào)器是Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)建立和管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。它具有最高的權(quán)限，并可以與其他協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備進(jìn)行通信。

2. 路由器（Router）：路由器通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍，并提供多條傳輸路徑。它們能夠處理數(shù)據(jù)包并將其發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，還可以作為網(wǎng)絡(luò)中的中繼站點(diǎn)。

3. 終端設(shè)備（End Device）：終端設(shè)備是Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的最低級(jí)別節(jié)點(diǎn)，通常是從屬于協(xié)調(diào)器或路由器。它們通常具有較低的功耗要求，并且只在需要時(shí)才會(huì)與網(wǎng)絡(luò)通信。

3.ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)

Zigbee技術(shù)具有以下特點(diǎn)，使其在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中廣泛應(yīng)用：

• 低功耗：Zigbee設(shè)備采用低功耗設(shè)計(jì)，能夠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，并可使用電池供電。
• 簡(jiǎn)單易用：Zigbee協(xié)議棧簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)和部署，具有自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)配置和設(shè)備發(fā)現(xiàn)功能。
• 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大：Zigbee網(wǎng)絡(luò)支持?jǐn)?shù)百個(gè)設(shè)備，可以擴(kuò)展到數(shù)千個(gè)設(shè)備，并且具有強(qiáng)大的自組織能力。
• 低成本：Zigbee芯片和設(shè)備的成本相對(duì)較低，適用于大規(guī)模應(yīng)用和成本敏感的項(xiàng)目。

4.Zigbee協(xié)議組網(wǎng)的特點(diǎn)

Zigbee協(xié)議通過(guò)星型、樹狀和網(wǎng)狀三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)組網(wǎng)。

• 星型結(jié)構(gòu)：以一個(gè)協(xié)調(diào)器為中心，其它設(shè)備作為終端設(shè)備連接到協(xié)調(diào)器。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但范圍受限，需要設(shè)備與協(xié)調(diào)器保持較近距離。
• 樹狀結(jié)構(gòu)：多個(gè)路由終端設(shè)備組成的子網(wǎng)連接到一個(gè)或多個(gè)路由器，并通過(guò)路由器連接到協(xié)調(diào)器。這種結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍，但仍然受限于路由器的數(shù)量和位置。
• 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：每個(gè)設(shè)備都可以直接與其他設(shè)備通信，形成一個(gè)多跳網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)設(shè)備充當(dāng)路由器的角色，可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)具有靈活性和魯棒性，能夠自動(dòng)適應(yīng)節(jié)點(diǎn)添加或移除。

5.ZigBee無(wú)線通信技術(shù)的特征

Zigbee無(wú)線通信技術(shù)具有以下特征：

• 低功耗：Zigbee設(shè)備在大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)，只有在需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才會(huì)激活，從而減少能耗。
• 短距離傳輸：Zigbee使用低功率射頻信號(hào)進(jìn)行通信，適用于短距離傳輸，通常在10到100米之間。
• 自組織網(wǎng)絡(luò)：Zigbee支持設(shè)備自動(dòng)組網(wǎng)和發(fā)現(xiàn)功能，節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)加入或離開網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)可靠的通信。
• 高安全性：Zigbee采用128位AES加密算法來(lái)保護(hù)通信的安全性，防止信息被竊聽或篡改。
• 快速響應(yīng)：Zigbee具有低延遲和快速響應(yīng)的特性，適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用和傳感器網(wǎng)絡(luò)。

6.Zigbee與WiFi誰(shuí)更適用于智能家居

Zigbee和WiFi都是在智能家居領(lǐng)域中廣泛使用的無(wú)線通信技術(shù)。它們各有優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。

Zigbee在智能家居中的優(yōu)勢(shì)包括：

• 低功耗：Zigbee設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，并可以使用電池供電，適用于低功耗的傳感器和控制設(shè)備。
• 自組織網(wǎng)絡(luò)：Zigbee具有自動(dòng)組網(wǎng)和發(fā)現(xiàn)功能，節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)加入或離開網(wǎng)絡(luò)，具有強(qiáng)大的自適應(yīng)能力，適用于大規(guī)模的智能家居系統(tǒng)。
• 高安全性：Zigbee采用AES加密算法來(lái)保護(hù)通信的安全性，防止信息被竊聽或篡改。

WiFi在智能家居中的優(yōu)勢(shì)包括：

• 高帶寬：WiFi具有高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，適用于視頻監(jiān)控、音頻流媒體等對(duì)帶寬要求較高的應(yīng)用。
• 廣泛支持：幾乎所有的智能設(shè)備都支持WiFi連接，用戶可以直接通過(guò)手機(jī)或電腦進(jìn)行管理和控制。
• 互聯(lián)互通：WiFi可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，使智能家居設(shè)備可以通過(guò)云服務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理。

綜上所述，對(duì)于智能家居系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Zigbee更適用于大規(guī)模、低功耗的設(shè)備組網(wǎng)，而WiFi更適用于高速數(shù)據(jù)傳輸和與互聯(lián)網(wǎng)的連接。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體需求選擇合適的技術(shù)或?qū)⑺鼈兘Y(jié)合起來(lái)，以滿足不同場(chǎng)景下的需求。

7.Zigbee和藍(lán)牙Mesh的區(qū)別

Zigbee和藍(lán)牙Mesh都是無(wú)線通信協(xié)議，用于構(gòu)建自組織的網(wǎng)絡(luò)。它們?cè)谝恍┓矫嬗邢嗨浦帲泊嬖谝恍﹨^(qū)別。

1. 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

• Zigbee：Zigbee支持星型、樹狀和網(wǎng)狀三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是Zigbee最常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)設(shè)備可以直接與其他設(shè)備通信，并具有多跳傳輸能力。
• 藍(lán)牙Mesh：藍(lán)牙Mesh采用完全分散式的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)設(shè)備都可以與其他設(shè)備直接通信，形成多跳網(wǎng)絡(luò)。

2. 范圍與功耗：

• Zigbee：Zigbee使用低功率射頻信號(hào)進(jìn)行通信，適用于短距離傳輸，通常在10到100米之間。它具有低功耗的特點(diǎn)，適用于長(zhǎng)期運(yùn)行并使用電池供電的設(shè)備。
• 藍(lán)牙Mesh：藍(lán)牙Mesh的通信范圍相對(duì)較小，一般在15到20米之間，功耗也相對(duì)較高。它適用于密集場(chǎng)景下的短距離通信，例如家庭內(nèi)部的智能家居應(yīng)用。

3. 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模：

• Zigbee：Zigbee支持?jǐn)?shù)百個(gè)設(shè)備，可以擴(kuò)展到數(shù)千個(gè)設(shè)備，并具有強(qiáng)大的自組織能力。它適用于大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如智能城市和工業(yè)自動(dòng)化。
• 藍(lán)牙Mesh：藍(lán)牙Mesh的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對(duì)較小，通常最多支持?jǐn)?shù)百個(gè)設(shè)備。它適用于家庭、辦公室和商業(yè)場(chǎng)所等小規(guī)模的應(yīng)用。

4. 應(yīng)用領(lǐng)域：

• Zigbee：Zigbee廣泛應(yīng)用于智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。它的特點(diǎn)是低功耗、自組織網(wǎng)絡(luò)和安全性，適用于需要長(zhǎng)期運(yùn)行且具有大規(guī)模部署需求的應(yīng)用。
• 藍(lán)牙Mesh：藍(lán)牙Mesh主要應(yīng)用于智能家居、室內(nèi)定位、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域。它具有易用性和廣泛支持的特點(diǎn)，適用于小規(guī)模的局域網(wǎng)環(huán)境。

Zigbee和藍(lán)牙Mesh在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、范圍與功耗、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域上存在一些區(qū)別。選擇適合的協(xié)議取決于具體應(yīng)用場(chǎng)景和需求。如果需要支持大規(guī)模的設(shè)備部署和長(zhǎng)距離傳輸，則Zigbee是更合適的選擇。而如果應(yīng)用場(chǎng)景是小規(guī)模的局域網(wǎng)環(huán)境，并且對(duì)易用性和廣泛支持有較高要求，則藍(lán)牙Mesh可能更適合。