zigbee無線感測器網路特點

A. ZigBee技術的技術特點

ZigBee是一種無線連接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的范圍內,但可以繼續增加。作為一種無線通信技術，ZigBee具有如下特點：
(1) 低功耗: 由於ZigBee的傳輸速率低,發射功率僅為1mW,而且採用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee設備非常省電。據估算，ZigBee設備僅靠兩節5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間,這是其它無線設備望塵莫及的。
(2) 成本低： ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計很快就能降到1.5—2.5美元, 並且ZigBee協議是免專利費的。低成本對於ZigBee也是一個關鍵的因素。
(3) 時延短: 通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延30ms,休眠激活的時延是15ms, 活動設備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術適用於對時延要求苛刻的無線控制(如工業控制場合等)應用。
(4) 網路容量大： 一個星型結構的Zigbee網路最多可以容納254個從設備和一個主設備， 一個區域內可以同時存在最多100個ZigBee網路, 而且網路組成靈活。
(5) 可靠: 採取了碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙,避開了發送數據的競爭和沖突。MAC層採用了完全確認的數據傳輸模式， 每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現問題可以進行重發。
(6) 安全： ZigBee提供了基於循環冗餘校驗(CRC)的數據包完整性檢查功能,支持鑒權和認證， 採用了AES-128的加密演算法,各個應用可以靈活確定其安全屬性。

B. zigbee技術的主要特點有哪些

ZigBee技術是一種先進的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本、高可靠性、高安全性的雙向無線通信技術，其基礎是IEEE 802.15.4國際標准協議。目前在世界范圍內，Zigbee技術已經在醫療、農業、汽車、通訊、電力、智能化控制多種行業中獲得了廣泛的應用。
Zigbee技術的主要特點包括以下幾個部分：
數據傳輸速率低：最大是250k位元組/秒，專注於低傳輸速率應用；
功耗低：其工作功耗遠小於WiFi的工作功耗；
抗干擾性強：在低信噪比的環境下，Zigbee具有很強的抗干擾性能；在相同的環境中，Zigbee抗干擾性能遠遠好於藍牙和WiFi；
成本低：因為Zigbee數據傳輸速率低，協議簡單，所以大大降低了成本。且Zigbee協議免收

C. 無線感測器網路的特點與應用

無線感測器網路是一種新型的感測器網路，其主要是由大量的感測器節點組成，利用無線網路組成一個自動配置的網路系統，並將感知和收集到的信息發給管理部門。目前無線感測器網路在軍事、生態環境、醫療和家居方面都有一定應用，未來無線感測器網路的發展前景將是不可估量的。

一、無線感測器網路的特點

(一)節點數量多

在監測區通常都會安置許多感測器節點，並通過分布式處理信息，這樣就能夠提高監測的准確性，有效獲取更加精確的信息，並降低對節點感測器的精度要求。此外，由於節點數量多，因此存在許多冗餘節點，這樣就能使系統的容錯能力較強，並且節點數量多還能夠覆蓋到更廣闊的監測區域，有效減少監測盲區。

(二)動態拓撲

無線感測器網路屬於動態網路，其節點並非固定的。當某個節電出現故障或是耗盡電池後，將會退出網路，此外，還可能由於需要而被轉移添加到其他的網路當中。

(三)自組織網路

無線感測器的節點位置並不能進行精確預先設定。節點之間的相互位置也無法預知，例如通過使用飛機播散節點或隨意放置在無人或危險的區域內。在這種情況下，就要求感測器節點自身能夠具有一定的組織能力，能夠自動進行相關管理和配置。

(四)多跳路由

無線感測網路中，節點之間的距離通常都在幾十到幾百米，因此節點只能與其相鄰的節點進行直接通信。如果需要與范圍外的節點進行通信，就需要經過中間節點進行路由。無線感測網路中的多跳路由並不是專門的路由設備，所有傳輸工作都是由普通的節點完成的。

(五)以數據為中心

無線感測網路中的節點均利用編號標識。由於節點是隨機分布的，因此節點的編號和位置之間並沒有聯系。用戶在查詢事件時，只需要將事件報告給網路，並不需要告知節點編號。因此這是一種以數據為中心進行查詢、傳輸的方式。

(六)電源能力局限性

通常都是用電池對節點進行供電，而每個節點的能源都是有限的，因此一旦電池的能量消耗完，就是造成節點無法再進行正常工作。

二、無線感測器網路的應用

(一)環境監測應用

無線感測器可以用於進行氣象研究、檢測洪水和火災等，在生態環境監測中具有明顯優勢。隨著我國市場經濟的不斷發展，生態環境污染問題也越來越嚴重。我國是一個幅員遼闊、資源豐富的農業大國，因此在進行農業生產時利用無線感測器進行對生產環境變化進行監測能夠為農業生產帶來許多好處，這對我國市場經濟的'不斷發展有著重要意義。

(二)醫療護理應用

無線感測器網路通過使用互聯網路將收集到的信息傳送到接受埠，例如一些病人身上會有一些用於監測心率、血壓等的感測器節點，這樣醫生就可以隨時了解病人的病情，一旦病人出現問題就能夠及時進行臨時處理和救治。在醫療領域內感測器已經有了一些成功案例，例如芬蘭的技術人員設計出了一種可以穿在身上的無線感測器系統，還有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。

(三)智能家居建築應用

文物保護單位的一個重要工作就是要對具有意義的古老建築實行保護措施。利用無線感測器網路的節點對古老建築內的溫度是、濕度、關照等進行監測，這樣就能夠對建築物進行長期有效的監控。對於一些珍貴文物的保存，對保護地的位置、溫度和濕度等提前進行檢測，可以提高展覽品或文物的保存品質。例如，英國一個博物館基於無線感測器網路設計了一個警報系統，利用放在溫度底部的節點檢測燈光、振動等信息，以此來保障文物的安全[5]。

目前我國基礎建設處在高速發展期，建設單位對各種建設工程的安全施工監測越來越關注。利用無線感測器網路使建築能夠檢測到自身狀況並將檢測數據發送給管理部門，這樣管理部門就能夠及時掌握建築狀況並根據優先等級來處理建築修復工作。

另外，在傢具或家電匯中設置無線感測器節點，利用無線網路與互聯網路，將家居環境打造成一個更加舒適方便的空間，為人們提供更加人性化和智能化的生活環境。通過實時監測屋內溫度、濕度、光照等，對房間內的細微變化進行監測和感知，進而對空調、門窗等進行智能控制，這樣就能夠為人們提供一個更加舒適的生活環境。

(四)軍事應用

無線感測器網路具有低能耗、小體積、高抗毀等特性，且其具有高隱蔽性和高度的自組織能力，這為軍事偵察提供有效手段。美國在20世紀90年代就開始在軍事研究中應用無線感測器網路。無線感測器網路在惡劣的戰場內能夠實時監控區域內敵軍的裝備，並對戰場上的狀況進行監控，對攻擊目標進行定位並能夠檢測生化武器。

目前無線感測器網路在全球許多國家的軍事、研究、工業部門都得到了廣泛的關注，尤其受到美國國防部和軍事部門的重視，美國基於C4ISR又提出了C4KISR的計劃，對戰場情報的感知和信息綜合能力又提出新的要求，並開設了如NSOF系統等的一系列軍事無線感測器網路研究。

總之，隨著無線感測器網路的研究不斷深入和擴展，人們對無線感測器的認識也越來越清晰，然而目前無線感測器網路的在技術上還存在一定問題需要解決，例如存儲能力、傳輸能力、覆蓋率等。盡管無線感測器網路還有許多技術問題待解決使得現在無法廣泛推廣和運用，但相信其未來發展前景不可估量。

D. 簡述zigbee技術的特點，並說明為什麼在家居智能化網路中通常選擇zigbee技術

以下回答僅供參考：
ZigBee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗區域網協議。根據國際標准規定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。
再次，為何在智能家居裡面，ZigBee比較占優勢呢，那是因為ZigBee具備MESH型網路拓撲結構，能夠使家庭內的所有設備都接入到這個網路之中，其他的一些無線技術並不具備MESH網路。

E. 無線感測器網路的特點有哪些

無線感測器網路除了具有無線網路的移動性、斷接性等共同特徵以外，還具有很多其他鮮明的特點。
1)感測節點體積小，成本低，計算能力有限。
2)感測節點數量大、易失效，具有自適應性。
3)通信半徑小，帶寬很低。
4)電源能量是網路壽命的關鍵。
5)數據管理與處理是感測器網路的核心技術。

F. zigbee路由協議具有怎樣的特點

一、ZigBee網路層次結構與地址分配機制

ZigBee網路中的所有節點都有兩個地址：一個16位網路短地址和一個64位IEEE擴展地址。其中16位網路地址僅僅在網路內部使用，用於路由機制和數據傳輸。這個地址是在節點加入網路時由

其父節點動態分配的。當網路中的節點允許一個新節點通過它加入網路時，它們之間就形成了父子關系。所有加入ZigBee網路的節點一同組成一棵邏輯樹，邏輯樹中的每一個節點都擁有以下兩個參量：

1)16-bit的網路地址。只負責節點之間數據傳輸

2)網路深度。即從該節點到根節點協調器的最短跳數，標識了該節點在網

絡拓撲圖中的層次位置。

當協調器(coordinator)建立了一個新的網路後，它首先將自己的16位網路地址初始化為O，同時初始化自己的網路深度Deptg,=0。

以
下通過一個具體的實例來說明ZigBee網路父節點為子節點分配16位地址的規范。假設一個節點Node(n)想要加入網路。Node(n)首先發起網路
發現過程，獲取信道上的信標並進行信道選擇後，決定連接到已經在網路中的節點Node(k)。隨後Node(n)向Node(k)發起入網的關聯請求。關
聯請求獲得批准後，Node(n)式加入網路。Node(k)稱為Node(n)的父節點。可以假設已經存在在網路中的父節點Node(k)的地址為
Depthk=Depthk+1。

如
圖是ZigBee樹狀結構視圖。這里引入三個輔助參數： 參數表示每個深度可以容納的最大子節點個數（Max Children），
表示每個深度可以容納的最大路由器個數（Max Router），。
表示整個網路的最大深度。根據以上說明，ZigBee網路父節點為網路深度d,子節點進行地址分配的規則如下：

（1）假設節點Node(n)是接入其父節點的第n個簡化功能設備節點(RED)，即沒有路由能力的節點，則它的父節點Node(n)將會為它分配如F的地址：

（2）設節點Node(n)是接入其父節點的第n個全功能設備節點(FFD)，即具各路由能力的節點，則它的父節點Node(n)將會為它分配如下的地址：

其中

當一個路由節點的 為0時，它就不再具備為子節點分配地址的能力，即該路由節點不能在接收新的節點加入網路。

二、ZigBee路由協議分析

路
由技術主要作用是為數據以最佳路徑通過通信子網到達目的節點提供服務。在傳統的OSI參考模型中，網路層實現路由功能。路由協議是自組網體系結構中不可或
缺的重要組成部分，其主要作用是發現和維護路由．具體的說主要有以下幾個方面：監控網路拓撲結構的變化，交換路由信息，確定目的節點的位置，產生、維護以
及取消路由，選擇路由並轉發數據。。為了達到低成本，低功耗，可靠性高的設計目標，ZigBee協議採用以下兩種演算法的結合體作為自身的路由演算法[1]
[2]。

（1） AODV：Ad-Hoc On-Demand Distance Vector（按需距離矢量路由）

（2） Cluster-Tree algorithm（樹型網路結構路由）

其
中AODV路由協議是一種按需路由協議，利用擴展環搜索的辦法來限制搜索發現過的目的節點的范圍，支持組播，可以實現在ZigBee節點間動態的，自發的
路由，使節點很快的獲得通向所需目的的的路由。這也是ZigBee路由協議的核心。針對自身的特點，ZigBee網路中使用一種簡化版本的AODV協議
（AODV Junior，AODVjr[3]）。

Cluster-Tree演算法包括地址的分配（configuration of addresses）與定址路由兩部分（addresses routing）。包括子節點的16位網路短地址的分配，以及根據目的節點的網路地址來計算下一跳的演算法。

作
為兩種演算法的結合體，ZigBee網路中，節點可以按照網路樹狀結構的父子關系使用Cluster-Tree演算法選擇路徑。即每一個節點都會試圖將收到的
信息包轉發給自己的後代節點，如果通過計算發現目的地址不是自己的一個後代節點，則將這個數據包轉發給自身上一級的父節點，由父節點進行類似的判斷處理，
直到找到目的節點。Cluster-Tree演算法的特點在於使不具有路由功能的節點間通過與各自的父節點間的通信仍然可以發送數據分組和控制分組，但它的
缺點是效率不高。為了提高效率，ZigBee中允許具有路由功能的節點使用AODVjr演算法去發現路由，讓具有路由功能的節點可以不按照父子關系而直接發
送信息到其通信范圍內的其他節點。

三、Cluster-Tree路由演算法

Cluster-
Tree路由演算法的描述如下：當一個網路地址為A，網路深度為d的路由節點（FFD）收到目的地址為D的轉發數據包時，路由節點首先要判斷目的地址D是否
為自身的一個子節點，然後根據判斷的結果採取不同的方式來處理這個數據。若地址D滿足一下判別式，則可以判斷D地址節點是A地址節點的一個後代節點：

如果D不在這個范圍之內則D地址節點是A地址節點的父節點。

判斷後採取的數據包轉發措施如下：

1） 目的節點是自身的一個後代節點，則下一跳（next hop）的節點地址為

2） 目的節點不是自身的一個後代節點，路由節點將把該包送交自己的父節點處理。這一點與TCP/IP協議中路由器將路由表項中不存在的數據包自己的網關處理類似。

四、AODVjr路由演算法

AODVjr路由時一種按需分配的路由協議，只有在路由節點接收到網路數據包，並且網路數據包的目的地址不在節點的路由表中時才會進行路由發現過程。也就是說，路由表的內容是按照需要建立的，而且她可能僅僅是整個網路拓撲結構的一部分。

AODVjr
的優點是，相對於有線網路的路由協議而言，它不需要周期性的路由信息廣播，節省了一定的網路資源，並降低了網路功耗。缺點是在需要時才發起路由尋找過程，
會增加數據到達目的地址的時間。由於ZigBee網路中對數據的實時性要求不大，而更重視對網路能量的節省，因此AODVjr非常適合應用在ZigBee
網路中。

一次路由建立由以下三個步驟組成：

1） 路由發現

2） 反向路由建立

3） 正向路由的建立

經過這三個步驟，即可建立起一條路由節點到目的節點的有效傳輸路徑。在這個路由建立過程中，AODVjr使用3種消息作為控制信息：

1)Route Request(RREQ)，路由請求

2)Route Replies(RREP)，路由回復

3)Route Error(RERR)，路由錯誤

以下將對路由建立的三個過程進行詳細描述。

(1)路由發現過程

對於一個具有路由能力的節點，當接收到一個從網路層的更高層發出的發送數據幀的請求，且路由表中沒有和目的節點對應的條目時，它就會發起路由發現過程。源節點首先創建一個路由請求分組(RREQ)，並使用多播(Multi．Broadcast)的方式向周圍節點進行廣播。

如果一個節點發起了路由發現過程，它就應該建立相應的路由表條目和路由發現表條目，狀態設置為路由發現中。任何一個節點都可能從不同的鄰居節點處接收到廣播的RREQ。接收到後節點將進行如下分析：

1)如果是第一次接收到這個RREQ消息，且消息的目的地址不是自己，則節點會保留這個RREQ分組的信息用於建立反向路徑，然後將這個RREQ消息廣播出去。

2)如果之前已經接受過這個RREQ消息，表明這是由於網路內多個節點頻繁廣播產生的多餘消息，對路由建立過程沒有任何作用，則節點將丟棄這個消息。

(2)反向路由建立過程

當
RREQ消息從一個源節點轉發到不同的目的地時，沿途所經過的節點都要自動建立到源節點的反向路由。也就是記錄當前接收到的RREQ消息是由哪一個節點轉
發而來的的。通過記錄收到的第一個RREQ消息的鄰居地址來建立反向路由，這些反向路由將會維持一定時間，該段時間足夠RREQ消息在網內轉發以及產生的
RREP消息返回源節點。

當RREQ消息最終到達了目的節點，節點驗證RREQ
中的目的地址為自己的地址之後，目的節點就會產生RREP消息，作為一個對RREQ消息的應答。由於之前已經建立了明確的反向路由，因此RREP無需進行
廣播，只需按照反向路由的指導，採取單播的方式即可把RREP消息傳送給源節點。

(3)正向路由建立過程

在
RREP以單播方式轉發回源節點的過程中，沿著這條路徑上的每一個節點都會根據PREP的指導建立到目的節點的路由，也就是說確定到目的地址節點的下一跳
(next-hop)。方法就是記錄RREP是從哪一個節點傳播而來．然後將該鄰居節點寫入路由表中的路由表項。一直到RREP傳送到源節點。至此．一次
路由建立過程完畢。源節點與目標節點之間可以開始數據傳輸。可以看出，AODV是按照需求驅動的、使用RREQ．RREP控制實現的、先廣播，後單播的路
由的路由建立過程。

具體請看：http://hanbo31.blog.163.com/blog/static/12282196820114319221316/

G. Zigbee、WiFi和433MHz無線技術各有特點，我的客戶應該選擇哪

Zigbee、WiFi和433MHz無線技術都屬於近距離無線通訊技術，並且都使用ISM免執照頻段，但它們各具特點。建議你直接找一下易微聯，或者酷宅，市場上就易微聯和塗鴉廠商用的最多
ZigBee的特點是低功耗、高可靠性、強抗干擾性，布網容易，通過無線中繼器可以非常方便地將網路覆蓋范圍擴展至數十倍，因此從小空間到大空間、從簡單空間環境到復雜空間環境的場合都可以使用。但相比於WiFi技術，Zigbee是定位於低傳輸速率的應用，因此Zigbee顯然不適合於高速上網、大文件下載等場合。對於餐飲行業的無線點餐應用，由於其數據傳輸量一般來說都不是大，因此Zigbee技術是非常適合該應用的。
WiFi的特點是數據傳輸速率高，並且支持「永遠在線」功能。對於某些應用或場合而言，這些功能可能是有用的。但需要注意的是，這些功能帶來的負面作用是功耗的增加以及可靠性及性能的降低。與此對比的是，Zigbee和433Hhz技術的正常工作模式是只有在有數據收發的時刻才會建立無線鏈路，因此極大地減少了對網路中其它設備的干擾，同時也降低了設備本身的功耗。當然，Zigbee和433MHz技術也可以從應用層的角度設計成類似於「永遠在線」的模式，通過設置合理的「刷新時間間隔」參數來實現功能、功耗及可靠性之間的折中。此外，相比於Zigbee和433MHz設備極短的睡眠喚醒時間（~30ms），WiFi設備的睡眠喚醒時間一般需要3~5秒。
433MHz技術使用433MHz無線頻段，因此相比於WiFi和Zigbee，433MHz的顯著優勢是無線信號的穿透性強、能夠傳播得更遠。但其缺點也是明顯的，就是其數據傳輸速率只有9600bps，遠遠小於WiFi和Zigbee的數據速率，因此433Mhz技術一般只適用於數據傳輸量較少的應用場合。從通訊可靠性的角度來講，433Mhz技術和WiFi一樣，只支持星型網路的拓撲結構，通過多基站的方式實現網路覆蓋空間的擴展，因此其無線通訊的可靠性和穩定性也遜於Zigbee技術。另外，不同於Zigbee和WiFi技術中所採用的加密功能，433Mhz網路中一般採用數據透明傳輸協議，因此其網路安全可靠性也是較差的。

H. 看懂黑科技，3分鍾讓你讀懂ZigBee無線通訊技術

全球通信產業技術的發展呈現三大趨勢：無線化、寬頻化和IP化。在眾多的寬頻技術中，無線化尤其是移動通信技術成為近年來通信技術市場的最大亮點，是構成未來通信技術的重要組成部分。

Zigbee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源於蜜蜂的八字舞，由於蜜蜂(bee)是靠飛翔和「嗡嗡」(zig)地抖動翅膀的「舞蹈」來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網路。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、高數據速率。主要適合用於自動控制和遠程式控制制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。

ZigBee的技術原理

ZigBee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網路平台，十分類似現有的移動通信的CDMA網或GSM網，每一個ZigBee網路數傳模塊類似移動網路的一個基站，在整個網路范圍內，它們之間可以進行相互通信;每個網路節點間的距離可以從標準的75米，到擴展後的幾百米，甚至幾公里;另外整個ZigBee網路還可以與現有的其它的各種網路連接。例如，你可以通過互聯網在北京監控雲南某地的一個ZigBee控制網路。

ZigBee網路主要是為自動化控制數據傳輸而建立，而移動通信網主要是為語音通信而建立;每個移動基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個ZigBee"基站"卻不到1000元人民幣;每個ZigBee 網路節點不僅本身可以與監控對對象，例如感測器連接直接進行數據採集和監控，它還可以自動中轉別的網路節點傳過來的數據資料;除此之外，每一個ZigBee網路節點(FFD)還可在自己信號覆蓋的范圍內，和多個不承擔網路信息中轉任務的孤立的子節點(RFD)無線連接。

每個ZigBee網路節點(FFD和RFD)可以可支持多到31個的感測器和受控設備，每一個感測器和受控設備終可以有8種不同的介面方式。可以採集和傳輸數字量和模擬量。

ZigBee技術的特點

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用於距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。

自從馬可尼發明無線電以來，無線通信技術一直向著不斷提高數據速率和傳輸距離的方向發展。例如：廣域網范圍內的第三代移動通信網路(3G)目的在於提供多媒體無線服務，區域網范圍內的標准從IEEE802.11的1Mbit/s到IEEE802.11g的54Mbit/s的數據速率。而ZigBee技術則致力於提供一種廉價的固定、便攜或者移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線通信技術。

這種無線通信技術具有如下特點：

1、功耗低

工作模式情況下，ZigBee技術傳輸速率低，傳輸數據量很小，因此信號的收發時間很短，其次在非工作模式時，ZigBee節點處於休眠模式。設備搜索時延一般為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設備信道接入時延為15ms。由於工作時間較短、收發信息功耗較低且採用了休眠模式，使得ZigBee節點非常省電，ZigBee節點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右。同時，由於電池時間取決於很多因素，例如：電池種類、容量和應用場合，ZigBee技術在協議上對電池使用也作了優化。對於典型應用，鹼性電池可以使用數年，對於某些工作時間和總時間(工作時間+休眠時間)之比小於1%的情況，電池的壽命甚至可以超過10年。

2、數據傳輸可靠

ZigBee的媒體接入控制層(MAC層)採用talk-when-ready的碰撞避免機制。在這種完全確認的數據傳輸機制下，當有數據傳送需求時則立刻傳送，發送的每個數據包都必須等待接收方的確認信息，並進行確認信息回復，若沒有得到確認信息的回復就表示發生了碰撞，將再傳一次，採用這種方法可以提高系統信息傳輸的可靠性。同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。同時ZigBee針對時延敏感的應用做了優化，通信時延和休眠狀態激活的時延都非常短。

3、網路容量大

ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使它非常適宜支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件(FFD)和簡化功能器件(RFD)。對全功能器件，要求它支持所有的49個基本參數。而對簡化功能器件，在最小配置時只要求它支持38個基本參數。一個全功能器件可以與簡化功能器件和其他全功能器件通話，可以按3種方式工作，分別為：個域網協調器、協調器或器件。而簡化功能器件只能與全功能器件通話，僅用於非常簡單的應用。一個ZigBee的網路最多包括有255個ZigBee網路節點，其中一個是主控(Master)設備，其餘則是從屬(Slave)設備。若是通過網路協調器(Network Coordinator)，整個網路最多可以支持超過64000個ZigBee網路節點，再加上各個Network Coordinator可互相連接，整個ZigBee網路節點的數目將十分可觀。

4、兼容性

ZigBee技術與現有的控制網路標准無縫集成。通過網路協調器(Coordinator)自動建立網路，採用載波偵聽/沖突檢測(CSMA-CA)方式進行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協議。

5、安全性

Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，在數據傳輸中提供了三級安全性。第一級實際是無安全方式，對於某種應用，如果安全並不重要或者上層已經提供足夠的安全保護，器件就可以選擇這種方式來轉移數據。對於第二級安全級別，器件可以使用接入控制清單(ACL)來防止非法器件獲取數據，在這一級不採取加密措施。第三級安全級別在數據轉移中採用屬於高級加密標准(AES)的對稱密碼。AES可以用來保護數據凈荷和防止攻擊者冒充合法器件，各個應用可以靈活確定其安全屬性。

6、實現成本低

模塊的初始成本估計在6美元左右，很快就能降到1.5-2.5美元，且Zigbee協議免專利費用。目前低速低功率的UWB晶元組的價格至少為20美元。而ZigBee的價格目標僅為幾美分。低成本對於ZigBee也是一個關鍵的因素。

7、時延短

通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延30ms,休眠激活的時延是15ms, 活動設備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術適用於對時延要求苛刻的無線控制(如工業控制場合等)應用。

ZigBee與WiFi的區別

相同點：

1、二者都是短距離的無線通信技術;

2、都是使用2.4GHz頻段

3、都是採用DSSS技術;

不同點：

1、傳輸速度不同。 ZigBee的傳輸速度不高(<250Kbps)，但是功耗很低，使用電池供電一般能用3個月以上; WiFi，就是常說的無線區域網，速率大(11Mbps)，功耗也大，一般外接電源;

2、應用場合不同。 ZigBee用於低速率、低功耗場合，比如無線感測器網路，適用於工業控制、環境監測、智能家居控制等領域。 WiFi，一般是用於覆蓋一定范圍(如1棟樓)的無線網路技術(覆蓋范圍100米左右)。表現形式就是我們常用的無線路由器。在一棟樓內布設1個無線路由器，樓內的筆記本電腦(帶無線網卡)，基本都可以無線上網了。

3、市場現狀不同。ZigBee作為一種新興技術，自04年發布第一個版本的標准以來，正處在高速發展和推廣當中;目前因為成本、可靠性方面的原因，還沒有大規模推廣; WiFi，技術成熟很多，應用也很多了。 總體上說，二者的區別較大，市場定位不同，相互之間的競爭不是很大。只不過二者在技術上有共同點，二者的相互干擾還是比較大的，尤其是WiFi對於ZigBee的干擾。

二者硬體內存需求對比：ZigBee：32~64KB+；WiFi：1MB+；ZigBee硬體需求低。

二者電池供電上電可持續時間對比：ZigBee：100~1000天;WiFi：1~5天;ZigBee功耗低。 傳輸距離對比(一般用法，無大功率天線發射裝置)：ZigBee：1~1000M;WiFi：1~100M;ZigBee傳輸距離長。 ZigBee劣勢： 網路帶寬對比：ZigBee：20~250KB/s;WiFi：11000KB/s;ZigBee帶寬低，傳輸慢。

ZigBee的技術應用

作為一種低速率的短距離無線通信技術，ZigBee有其自身的特點，因此有為它量身定做的應用，盡管在某些應用方面可能和其他技術重疊。ZigBee可能的一些應用，包括智能家庭、工業控制、自動抄表、醫療監護、感測器網路應用和電信應用。

1、智能家居

家裡可能都有很多電器和電子設備，如電燈、電視機、冰箱、洗衣機、電腦、空調等等，可能還有煙霧感應、報警器和攝像頭等設備，以前我們最多可能就做到點對點的控制，但如果使用了ZigBee技術，可以把這些電子電器設備都聯系起來，組成一個網路，甚至可以通過網關連接到Internet，這樣用戶就可以方便的在任何地方監控自己家裡的情況，並且省卻了在家裡布線的煩惱。

2、工業控制

工廠環境當中有大量的感測器和控制器，可以利用ZigBee技術把它們連接成一個網路進行監控，加強作業管理，降低成本。

3、感測器網路應用

感測器網路也是最近的一個研究熱點，像貨物跟蹤、建築物監測、環境保護等方面都有很好的應用前景。感測器網路要求節點低成本、低功耗，並且能夠自動組網、易於維護、可靠性高。ZigBee在組網和低功耗方面的優勢使得它成為感測器網路應用的一個很好的技術選擇。

目前Zigbee技術還存在的問題

盡管 Zigbee技術在2004年，就被列為當今世界發展最快，最具市場前景的十大新技術之一;關於Zigbee技術的優點，大家也進行了許多討論，到目前為止，國內外許多廠商也都開發生產了各種各樣的 Zigbee產品，並在應用推廣上做了大量的工作，然而，實事求是的講，真正完全使用Zigbee技術來解決具體實際問題，有意義的案例則非常有限。

Zigbee似乎成了一種時髦，但眼下還不能做到真正實用的新技術。就其原因，除了作為一種新技術，它本身需要有一個技術改進和成熟，以及市場培育的過程外，我們在長期應用Zigbee技術來解決實際問題的實踐中，還發現如下幾個十分重要，而在短期內我們認為十分難以解決的問題：

1、Zigbee的核心技術之一，是動態組網和動態路由，即Zigbee網路考慮了網路中的節點增減變化，網路中的每個節點相隔一定時間，需要通過無線信號交流的方式重新組網，並在每一次將信息從一個節點發送到另一個節點時，需要掃描各種可能的路徑，從最短的路經嘗試起，這就涉及到無線網路的管理問題。而這些，都需要佔用大量的帶寬資源，並增加數據傳輸的時延。特別是隨著網路節點數目的增加和中轉次數增多。因而，盡管Zigbee的射頻傳輸速率是250kbps, 但經過多次中轉後的實際可用速率將大大降低，同時數據傳輸時延也將大大增加，無線網路管理也就變得越麻煩。這也就是目前Zigbee網路在數據傳輸時的主要問題。

2、Zigbee這個字，從英語的角度來分析，它是由「Zig」和「bee」兩個字組成。前者「Zig」中文的意思是「之「字形的路徑，後面一個英文單詞「bee」就是蜜蜂的意思，我們的理解，Zigbee網路技術，就是模仿蜜蜂信息傳遞的方式，通過網路節點之間信息的相互互傳，來將一個信息從一個節點傳輸到遠處的另外一個節點。如果按一般標准Zigbee節點，在開闊空間每次數據中轉平均增加50米直線傳輸距離計算，傳輸500米直線距離需要中轉十次;在室內，由於Zigbee所使用的2.4 G的傳輸頻率，一般是通過信號反射來進行傳輸的，由於建築物的遮擋，要傳輸一定的距離，往往需要使用較多的網路節點來進行數據中轉，如上述第一條中的分析，這對一個Zigbee網路來講，並不是一件簡單的事情。當然，我們也可使用放大器來增加Zigbee網路節點的傳輸距離，然而，這必然要大大增加網路節點的功耗和成本，失去了Zigbee低成本低功耗的本來目的。而且，在室內使用這種方法來增加傳輸距離，效果也有限。顯然，一種通過中心點在室外，終端模塊在室外的星狀網網路通信結構個更加合理。

3、Zigbee的核心技術之一，是每一個網路節點，除了自身作為信息採集點和執行來自中心的命令外，它還承擔著隨時來自網路的數據中轉任務，這樣，網路節點的收發機必須隨時處於收發接收狀態，這就是說它的最低功耗至少在20mA左右，一般使用放大器的遠距離網路節點，其耗電量一般在150mA左右。這顯然很難使用電池驅動來保證網路節點的正常工作；

4、由於Zigbee中的每一個節點，都參與自動組網和動態路由的工作，因而每個網路節點的單片機也就相對復雜一些，成本自然也就高一些。另外，在Zigbee網路的基礎上進行一些針對具體應用的開發工作的量也就大一些。

綜上所述 ，我們認為，Zigbee網路，實際上在許多情況下，是犧牲了網路傳輸效率，帶寬以及節點模塊的功耗，來換取在許多實際應用中，並不重要的動態組網和動態路由的功能，因為，在一般情況下，我們的網路節點和數據傳輸途徑往往都是固定不變的。因此，當前Zigbee技術尚未解決的節點耗電問題，網路數據傳輸的效率較低時延較長的問題，以及數據傳輸距離有限的問題，是當前Zigbee 技術難於得到很好推廣的根本原因。

I. 第三課預習zigbee無線通信的特點和常用的使用場景,以及名字的來源

其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、廉價、便攜等；常用的使用場景主要是工業、汽車農業、醫療、智能家居；這一名稱來源於蜜蜂的八字舞
ZigBee技術是一種短距離、低功耗、便宜的無線通信技術，它是一種低速短距離傳輸的無線網路協議。這一名稱來源於蜜蜂的八字舞，由於蜜蜂是靠飛翔和「嗡嗡」(zig)地抖動翅膀(bee)的「舞蹈」來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網路。
在實現物聯網的通訊技術裡面，藍牙、zigbee、Wi-Fi、GPRS、NFC等是應用最為廣泛的無線技術。除了這些，還有很多無線技術，它們在各自適合的場景里默默耕耘，扮演著不可或缺的角色。現在隨著物聯網解決方案供應商雲里物里科技一起來看下常見的十大無線通訊技術優劣及應用場景。

J. 無線感測器網路的特點及關鍵技術

無線感測器網路的特點及關鍵技術

無線感測器網路被普遍認為是二十一世紀最重要的技術之一，是目前計算機網路、無線通信和微電子技術等領域的研究熱點。下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路的特點及關鍵技術，歡迎參考閱讀！

一、無線感測器網路的特點

與其他類型的無線網路相比，感測器網路有著鮮明的特徵。其主要特點可以歸納如下：

（一）感測器節點能量有限。當前感測器通常由內置的電池提供能量，由於體積受限，因而其攜帶的能量非常有限。如何使感測器節點有限的能量得到高效的利用，延長網路生存周期，這是感測器網路面臨的首要挑戰。

（二）通信能力有限。無線通信消耗的能量與通信距離的關系為E=kdn。其中，參數n的取值為2≤n≤4，n的取值與許多因素有關。但是不管n具體的取值，n的取值范圍一旦確定，就表明，無線通信的能耗是隨著距離的增加而更加急劇地增加的。因此，在滿足網路連通性的要求下，應盡量採用多跳通信，減少單跳通信的距離。通常，感測器節點的通信范圍在100m內。

（三）計算、存儲和有限。一方面為了滿足部署的要求，感測器節點往往體積小；另一方面出於成本控制的目的`，節點的價格低廉。這些因素限制了節點的硬體資源，從而影響到它的計算、存儲和通信能力。

（四）節點數量多，密度高，覆蓋面積廣。為了能夠全面准確的監測目標，往往會將成千上萬的感測器節點部署在地理面積很大的區域內，而且節點密度會比較大，甚至在一些小范圍內採用密集部署的方式。這樣的部署方式，可以讓網路獲得全面的數據，提高信息的可靠性和准確性。

（五）自組織。感測器網路部署的區域往往沒有基礎設施，需要依靠感測器節點協同工作，以自組織的方式進行網路的配置和管理。

（六）拓撲結構動態變化。感測器網路的拓撲結構通常是動態變化的，例如部分節點故障或電量耗盡退出網路，有新的節點被部署並加入網路，為節約能量節點在工作和休眠狀態間進行切換，周圍環境的改變造成了無線通信鏈路的變化，以及感測器節點的移動等都會導致感測器網路拓撲結構發生變化。

（七）感知數據量巨大。感測器網路節點部署范圍大、數量多，且網路中的每個感測器通常都產生較大的流式數據並具有實時性，因此網路中往往存在數量巨大的實時數據流。受感測器節點計算、存儲和帶寬等資源的限制，需要有效的分布式數據流管理、查詢、分析和挖掘方法來對這些數據流進行處理。

（八）以數據為中心。對於感測器網路的用戶而言，他們感興趣的是獲取關於特定監測目標的真實可靠的數據。在使用感測器網路時，用戶直接使用其關注的事件作為任務提交給網路，而不是去訪問具有某個或某些地址標識的節點。感測器網路中的查詢、感知、傳輸都是以數據為中心展開的。

（九）感測器節點容易失效。由於感測器網路應用環境的特殊性以及能量等資源受限的原因，感測器節點失效（如電池能量耗盡等）的概率遠大於傳統無線網路節點。因此，需要研究如何提高數據的生存能力、增強網路的健壯性和容錯性以保證部分感測器節點的損壞不會影響到全局任務的完成。此外，對於部署在事故和自然災害易發區域的無線感測器網路，還需要進一步研究當事故和災害導致大部分感測器節點失效時如何最大限度地將網路中的數據保存下來，以提供給災害救援和事故原因分析等使用。

二、關鍵技術

無線感測器網路作為當今信息領域的研究熱點，設計多學科交叉的研究領域，有非常多的關鍵技術有待研究和發現，下面列舉若干。

（一）網路拓撲控制。通過拓撲控制自動生成良好的拓撲結構，能夠提高路由協議和MAC協議的效率，可為數據融合、時間同步和目標定位等多方面奠定基礎，有利於節省能量，延長網路生存周期。所以拓撲控制是無線感測器網路研究的核心技術之一。目前，拓撲控制主要研究的問題是在滿足網路連通度的前提下，通過功率控制或骨幹網節點的選擇，剔除節點之間不必要的通信鏈路，生成一個高效的數據轉發網路拓撲結構。

（二）介質訪問控制（MAC）協議。在無線感測器網路中，MAC協議決定無線信道的使用方式，在感測器節點之間分配有限的無線通信資源，用來構建感測器網路系統的底層基礎結構。MAC協議處於感測器網路協議的底層部分，對感測器網路的性能有較大影響，是保證無線感測器網路高效通信的關鍵網路協議之一。感測器網路的強大功能是由眾多節點協作實現的。多點通信在局部范圍需要MAC協議協調其間的無線信道分配，在整個網路范圍內需要路由協議選擇通信路徑。

在設計MAC協議時，需要著重考慮以下幾個方面：

（1）節省能量。感測器網路的節點一般是以干電池、紐扣電池等提供能量，能量有限。

（2）可擴展性。無線感測器網路的拓撲結構具有動態性。所以MAC協議也應具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。

（3）網路效率。網路效率包括網路的公平性、實時性、網路吞吐量以及帶寬利用率等。

（三）路由協議。感測器網路路由協議的主要任務是在感測器節點和Sink節點之間建立路由以可靠地傳遞數據。由於感測器網路與具體應用之間存在較高的相關性，要設計一種通用的、能滿足各種應用需求的路由協議是困難的，因而人們研究並提出了許多路由方案。

（四）定位技術。位置信息是感測器節點採集數據中不可或缺的一部分，沒有位置信息的監測消息可能毫無意義。節點定位是確定感測器的每個節點的相對位置或絕對位置。節點定位分為集中定位方式和分布定位方式。定位機制也必須要滿足自組織性，魯棒性，能量高效和分布式計算等要求。

（五）數據融合。感測器網路為了有效的節省能量，可以在感測器節點收集數據的過程中，利用本地計算和存儲能力將數據進行融合，取出冗餘信息，從而達到節省能量的目的。

（六）安全技術。安全問題是無線感測器網路的重要問題。由於採用的是無線傳輸信道，網路存在偷聽、惡意路由、消息篡改等安全問題。同時，網路的有限能量和有限處理、存儲能力兩個特點使安全問題的解決更加復雜化了。

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