Zigbee的前身是1998年由 INTEL、lBM等產(chǎn)業(yè)巨頭發(fā)起的“ Homerflite”技術(shù)，隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)正進(jìn)入發(fā)展的快車道，ZigBee也正逐步被國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的用戶接受。但是在發(fā)展上還是有很多的挑戰(zhàn)，比如說(shuō)如何克服zigbee技術(shù)難題等。那么zigbee技術(shù)難題在哪?zigbee技術(shù)上有什么優(yōu)缺點(diǎn)。

ZigBee技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

　　1、低功耗：工作模式下，ZigBee技術(shù)的傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短。其次，在非工作模式情況下，ZigBee的節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)。設(shè)備搜索延遲一般為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備接入信道時(shí)延為15 ms。由于工作時(shí)間較短，收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節(jié)點(diǎn)非常省電。ZigBee節(jié)點(diǎn)的電池工作時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右，對(duì)于某些占空比(工作時(shí)間/(工作時(shí)間+休眠時(shí)間))小于1%的應(yīng)用，電池的壽命甚至可以超過(guò)十年。相比較藍(lán)牙僅能工作數(shù)周，WIFI僅可工作數(shù)小時(shí)。
 

　　2、低成本：通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議，降低了對(duì)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)和計(jì)算能力的要求，。根據(jù)研究以8051的8位微控制器測(cè)算，全功能設(shè)備需要32K的代碼，精簡(jiǎn)功能只需要4KB的代碼，而且ZigBee協(xié)議專利免費(fèi)。
 

　　3、低速率：ZigBee工作在20-250kbit/s的較低速率，分別提供250kbit/s(2.4GHz)、40kbit/s(915MHz)和20kbit/s(868MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率，能夠滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求。
 

　　4、近距離：ZigBe設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸范圍一般介于10-100米之間。在增加射頻發(fā)射功率后，傳輸范圍可增加到1-3km。如果通過(guò)路由和節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)發(fā)，傳輸距離可以更遠(yuǎn)。
 

　　5、短時(shí)延：ZigBee響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需要15ms。節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較藍(lán)牙需要3-10秒，WIFI需要3秒。
 

　　6、網(wǎng)絡(luò)容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使得它非常適宜支持簡(jiǎn)單器件。一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)最多包括有255個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其中有一個(gè)是主控(Master)設(shè)備，其余則是從屬(Slove)設(shè)備。若是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(Network Coordinator)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以支持超過(guò)64000個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，再加上各個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器可以相互連接，整個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目將是十分可觀。
 

　　7、高安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中提供了三級(jí)安全性。第一級(jí)實(shí)際是無(wú)安全方式，對(duì)于某種應(yīng)用，如果安全并不重要或者上層已經(jīng)提供了足夠的安全保護(hù)，器件就可以選擇這種方式來(lái)轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。對(duì)于第二級(jí)的安全級(jí)別，器件可以使用接入控制清單(ACL)來(lái)防止非法器件來(lái)獲取數(shù)據(jù)，在這一級(jí)不采取加密措施。第三級(jí)安全級(jí)別在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，采用AES的對(duì)稱密碼。AES可以用來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法用戶。
 

　　8、免執(zhí)照頻段：ZigBee設(shè)備物理層采用工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療(ISM)頻段。
 

　　9、數(shù)據(jù)傳輸可靠：ZigBee的媒質(zhì)傳入控制層(MAC層)采用talk-when-ready的碰撞避免機(jī)制。在這種完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需求時(shí)則立刻發(fā)送，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)分組都必須等待接收方的確認(rèn)消息，并進(jìn)行確認(rèn)信息回復(fù)。若沒(méi)有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了沖突，將重傳一次。采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳送的可靠性。ZigBee為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)競(jìng)爭(zhēng)和沖突。同時(shí)，ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。

　　ZigBee的缺點(diǎn)：
 

　　1、成本：目前ZIGBEE芯片出貨量比較大的TI公司，芯片其成本均在2~3美金左右，再考慮到其他外圍器件和相關(guān)2.4G射頻器件，成本難以低于10美金，針對(duì)智能家居這種成本敏感而有需要大量節(jié)點(diǎn)的家用設(shè)備，其成本頗為尷尬。
 

　　2、通信穩(wěn)定性：目前國(guó)內(nèi)Zigbee技術(shù)主要采用ISM頻段中的2.5G頻率，其衍射能力弱，穿墻能力弱。家居環(huán)境中，即使是一扇門，一扇窗，一堵非承重墻，也會(huì)讓信號(hào)大打折扣。當(dāng)然，有些廠家會(huì)使用射頻功放，對(duì)2.5G信號(hào)進(jìn)行放大，但是這樣會(huì)造成額外的輻射污染，同時(shí)也和ZIGBEE低功耗，節(jié)能的初衷背道而馳。
 

　　3、自組網(wǎng)能力：Zigbee技術(shù)的主要特點(diǎn)是支持自組網(wǎng)能力強(qiáng)，自恢復(fù)能力強(qiáng)，因此，對(duì)于井下定位，停車場(chǎng)車位定位，室外溫濕度采集，污染采集等應(yīng)用非常具有吸引力。然而，對(duì)于智能家居的應(yīng)用場(chǎng)景中，開(kāi)關(guān)，插座，窗簾的位置一旦固定，一直不變，自組網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)也就不復(fù)存在，但是自組網(wǎng)所耗費(fèi)的時(shí)間和資源卻依舊高昂。

　　我們?cè)陂L(zhǎng)期應(yīng)用Zigbee技術(shù)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐中，也發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)十分重要，而在短期內(nèi)我們認(rèn)為十分難以解決的問(wèn)題：
 

　　1. Zigbee的核心技術(shù)之一，是動(dòng)態(tài)組網(wǎng)和動(dòng)態(tài)路由，即Zigbee網(wǎng)絡(luò)考慮了網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)增減變化，網(wǎng)絡(luò)中 的每個(gè)節(jié)點(diǎn)相隔一定時(shí)間，需要通過(guò)無(wú)線信號(hào)交流的方式重新組網(wǎng)，并在每一次將信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要掃描各種可能的路徑，從最短的路經(jīng)嘗 試起，這就涉及到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的管理問(wèn)題。而這些，都需要占用大量的帶寬資源，并增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加和中轉(zhuǎn)次數(shù)增多。因而，盡管Zigbee的射頻傳輸速率是250kbps 但經(jīng)過(guò)多次中轉(zhuǎn)后的實(shí)際可用速率將大大降低，同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延也將大大增加，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理也就變得越麻煩。這也就是目前Zigbee網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的主要問(wèn)題。
 

　　2. Zigbee這個(gè)字，從英語(yǔ)的角度來(lái)分析，它是由“Zig”和“bee”兩個(gè)字組成。前者“Zig”中文的意思是“之“字形的路徑，后面一個(gè)英文單詞“bee”就是蜜蜂的意思，我們的理解，Zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就是模仿蜜蜂信息傳遞的方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間信息的相互互傳，來(lái)將一個(gè)信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果按一般標(biāo)準(zhǔn)Zigbee節(jié)點(diǎn)，在開(kāi)闊空間每次數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)平均增加50米直線傳輸距離計(jì)算，傳輸500米直線距離需要中轉(zhuǎn)十次;在室內(nèi)，由于Zigbee所使用的2.4 G的傳輸頻率，一般是通過(guò)信號(hào)反射來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)?，由于建筑物的遮擋，要傳輸一定的距離，往往需要使用較多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，如上述第一條中的分析，這對(duì)一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，并不是一件簡(jiǎn)單的事情。當(dāng)然，我們也可使用放大器來(lái)增加Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的傳輸距離，然而，這必然要大大增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功耗和成本，失去了Zigbee低成本低功耗的本來(lái)目的。而且，在室內(nèi)使用這種方法來(lái)增加傳輸距離，效果也有限。顯然，一種通過(guò)中心點(diǎn)在室外，終端模塊在室外的星狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)更加合理。
 

　　3.Zigbee的核心技術(shù)之一，是每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，除了自身作為信息采集點(diǎn)和執(zhí)行來(lái)自中心的命令外，它還承擔(dān)著隨時(shí)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)任務(wù)，這樣，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的收發(fā)機(jī)必須隨時(shí)處于收發(fā)接收狀態(tài)，這就是說(shuō)它的最低功耗至少在20mA左右，一般使用放大器的遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其耗電量一般在150mA左右。這顯然很難使用電池驅(qū)動(dòng)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的正常工作;
 

　　4.由于Zigbee中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，都參與自動(dòng)組網(wǎng)和動(dòng)態(tài)路由的工作，因而每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的單片機(jī)也就相對(duì)復(fù)雜一些，成本自然也就高一些。另外，在Zigbee網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些針對(duì)具體應(yīng)用的開(kāi)發(fā)工作的量也就大一些。
 

　　雖然說(shuō)zigbee在應(yīng)用中還存在著難題，但是從總體和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)看， ZigBee在未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展前景會(huì)更好，畢竟在系統(tǒng)的通用性、OTA的支持、以及和其他產(chǎn)品的互通上都具有很大的優(yōu)勢(shì)。