Zigbee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗個人區域網絡協議。該協議中規定的技術是壹種短距離、低功耗的無線通信技術。這個名字來源於蜜蜂的八字舞。因為蜜蜂通過飛行和之字形與同伴交流，也就是說，蜜蜂通過這種方式在群體中形成壹個交流網絡。其特點是短距離、低復雜度、自組織、低功耗、高數據速率。主要適用於自動控制和遠程控制領域，可嵌入各種設備中。簡而言之，ZigBee是壹種廉價低功耗的短距離無線組網通信技術。
ZigBee技術原理
ZigBee是由多達65000個無線數據傳輸模塊組成的無線數據傳輸網絡平臺，與現有的移動通信的CDMA網絡或GSM網絡非常相似。每個ZigBee網絡數據傳輸模塊類似於移動網絡的壹個基站，它們可以在整個網絡範圍內相互通信。每個網絡節點之間的距離可以從標準的75米到擴展的幾百米甚至幾公裏。此外，整個ZigBee網絡還可以與其他現有網絡連接。比如妳可以在北京通過互聯網監控雲南某地的壹個ZigBee控制網絡。
ZigBee網絡主要用於自動控制數據傳輸，而移動通信網絡主要用於語音通信。每個移動基站的價值壹般在百萬元以上，而每個ZigBee“基站”不到1000元；每個ZigBee網絡節點不僅可以與傳感器等監測對象連接，直接采集和監測數據，還可以自動傳輸來自其他網絡節點的數據。此外，每個ZigBee網絡節點(FFD)還可以無線連接多個孤立的子節點(RFD)，這些子節點在自己的信號覆蓋範圍內不承擔網絡信息傳遞的任務。
每個ZigBee網絡節點(FFD和RFD)可以支持多達365，438+0個傳感器和受控設備，每個傳感器和受控設備最終可以有8種不同的接口模式。能采集和傳輸數字量和模擬量。
ZigBee技術的特點
ZigBee技術是壹種短距離、低復雜度、低功耗、低速、低成本的雙向無線通信技術。主要用於各種短距離、低功耗、低傳輸速率的電子設備之間的數據傳輸，以及周期性數據、間歇性數據、低反應時間數據傳輸的典型應用。
自從馬可尼發明無線電以來，無線通信技術壹直朝著提高數據速率和傳輸距離的方向發展。例如，廣域網中的第三代移動通信網絡(3G)旨在提供多媒體無線服務，局域網中的標準從IEEE802.11中的1Mbit/s到IEEE802.11g中的54Mbit/s不等。ZigBee技術致力於為固定、便攜或移動設備提供復雜度、成本和功耗極低的廉價低速率無線通信技術。
這種無線通信技術具有以下特點:
1，低功耗
在工作模式下，ZigBee技術的傳輸速率低，傳輸的數據量很小，所以發送和接收信號的時間很短。其次，在非工作模式下，ZigBee節點處於睡眠模式。壹般設備搜索延遲為30ms，睡眠激活延遲為15ms，活動設備通道訪問延遲為15ms。由於工作時間短，收發信息功耗低，采用睡眠模式，ZigBee節點非常節能，ZigBee節點的電池工作時間可長達6個月到2年。同時，由於電池時間取決於電池類型、容量、應用場景等多種因素，ZigBee技術還在協議中優化了電池的使用。對於典型應用，堿性電池可以使用數年，對於某些工作時間占總時間的比例(工作時間+睡眠時間)小於1%的情況，電池壽命甚至可以超過10年。
2.可靠的數據傳輸
ZigBee的媒體訪問控制層(MAC層)采用了準備好就說的沖突避免機制。在這種完全確認的數據傳輸機制下，當有數據傳輸的需求時，會立即傳輸，發送的每個數據包都要等待接收方的確認信息，並回復確認信息。如果確認信息沒有回復，說明有碰撞，會重新發送。該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門的時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。同時ZigBee針對延遲敏感的應用進行了優化，通信延遲和睡眠狀態激活延遲都很短。
3.大網絡容量
ZigBee的低速、低功耗、短距離傳輸等特點，使其非常適合支持簡單設備。ZigBee定義了兩種設備:全功能設備(FFD)和簡化功能設備(RFD)。對於功能齊全的設備，需要支持所有49個基本參數。而對於功能簡化的設備，最低配置只需要支持38個基本參數。全功能設備可以與簡化功能設備和其他全功能設備對話，並可以以三種方式工作，即個人區域網絡協調器、協調器或設備。簡化功能設備只能與全功能設備對話，全功能設備只在非常簡單的應用中使用。ZigBee網絡包括最多255個ZigBee網絡節點，其中壹個是主設備，其他是從設備。如果使用網絡協調器，整個網絡最多可以支持64000個以上的ZigBee網絡節點，並且網絡協調器之間可以相互連接，所以整個ZigBee網絡節點的數量會很可觀。
4.和睦相處
ZigBee技術與現有的控制網絡標準無縫集成。網絡通過網絡協調器自動建立，信道接入通過載波偵聽/沖突檢測(CSMA-CA)執行。為了實現可靠的交付，還提供了完整的握手協議。
5.安全
Zigbee提供數據完整性檢查和認證功能，並在數據傳輸中提供三級安全。第壹個層次其實是壹種不安全的方式。對於某個應用，如果安全性不重要或者上層已經提供了足夠的安全保護，設備可以選擇這種方式傳輸數據。對於第二個安全級別，設備可以使用訪問控制列表(ACL)來防止非法設備獲取數據，並且在該級別不采取任何加密措施。第三級安全采用對稱密碼，屬於數據傳輸中的高級加密標準(AES)。AES可用於保護數據有效載荷，防止攻擊者假冒合法設備，每個應用程序可以靈活地確定其安全屬性。
6、實施成本低
該模塊的初始成本估計在6美元左右，很快將降至65438美元+0.5-2.5，Zigbee協議免專利費。目前低速低功耗UWB芯片組的價格至少在20美元以上。ZigBee的價格目標只有幾分錢。成本低也是ZigBee的關鍵因素。
7.短時間延遲
通信延遲和從休眠狀態的激活延遲非常短。典型的搜索設備延遲為30毫秒，休眠激活延遲為15毫秒，活動設備通道訪問延遲為15毫秒..因此，ZigBee技術適用於無線控制(如工業控制場合等。)具有苛刻時間延遲的應用。
ZigBee和WiFi的區別
相似之處:
1，都是短距離無線通信技術；
2.兩者都使用2.4GHz頻段。
3、全部采用DSSS技術；
差異:
1，傳輸速度不同。ZigBee的傳輸速度不高(
2.不同的應用。ZigBee用於低速低功耗場合，如無線傳感器網絡，適用於工業控制、環境監測、智能家居控制等領域。WiFi壹般是用於覆蓋壹定範圍(如1樓)的無線網絡技術(覆蓋範圍約100米)。表現形式就是我們常見的無線路由器。壹棟樓裏有1無線路由器，樓裏的筆記本電腦(帶無線網卡)基本都能無線上網。
3.市場情況不壹樣。ZigBee作為壹項新技術，自2004年第壹版標準發布以來，壹直在高速發展和普及。目前由於成本和可靠性的原因，還沒有大範圍推廣；WiFi有很多成熟的技術，也有很多應用。總的來說，兩者差別較大，市場定位不同，競爭不大。只是他們在技術上有* * *相似性，相互幹擾還是比較大的，尤其是WiFi對ZigBee的幹擾。
兩者硬件內存需求對比:ZigBee:32 ~ 64kb+；WiFi:1MB+；ZigBee硬件要求低。
兩者電池開機時長對比:ZigBee: 100 ~ 1000天；Wifi: 1 ~ 5天；ZigBee功耗低。傳輸距離對比(壹般用法，無大功率天線發射機):ZigBee:1 ~ 1000m；WiFi:1 ~ 100m；ZigBee傳輸距離遠。ZigBee缺點:網絡帶寬對比:ZigBee:20 ~ 250 KB/s；WiFi:11000 kb/s；ZigBee帶寬低，傳輸慢。
ZigBee的技術應用
ZigBee作為壹種低速短距離無線通信技術，有其自身的特點，所以有為其量身定制的應用，雖然在某些應用中可能會與其他技術重疊。ZigBee的壹些可能的應用包括智能家居、工業控制、自動抄表、醫療監控、傳感器網絡應用和電信應用。
1，智能家居
家裏可能有很多電器和電子設備，比如燈、電視、冰箱、洗衣機、電腦、空調等。，還可能有煙霧傳感器、警報器和攝像機等。在過去，我們可能最多實現點對點的控制，但如果使用ZigBee技術，可以將這些電子電氣設備連接起來，形成壹個網絡，甚至通過網關連接到互聯網，這樣用戶就可以在任何地方方便地監控自己的家庭情況，省去了呆在家裏的需要。
2.工業控制
工廠環境中有大量的傳感器和控制器。ZigBee技術可用於將它們連接成網絡進行監控，加強作業管理並降低成本。
3.傳感器網絡的應用
傳感器網絡也是近年來的研究熱點，在貨物跟蹤、樓宇監控、環境保護等方面有著良好的應用前景。傳感器網絡要求節點成本低，功耗低，可以自動組網，易於維護，可靠性高。ZigBee在組網和低功耗方面的優勢使其成為傳感器網絡應用的良好技術選擇。
目前Zigbee技術還存在壹些問題。
雖然Zigbee技術在2004年被列為全球發展最快、最具市場前景的十大新技術之壹；已經有很多關於Zigbee技術優勢的討論。截至目前，國內外眾多廠商也開發生產了各種Zigbee產品，並在應用和推廣方面做了大量工作。但是實事求是地說，真正用Zigbee技術解決具體實際問題的有意義的案例是很少的。
Zigbee看似是壹種時尚，但目前還不能成為真正實用的新技術。至於其原因，除了是壹項新技術外，還需要壹個技術完善成熟和市場培育的過程。在長期應用Zigbee技術解決實際問題的實踐中，我們也發現了以下問題，這些問題非常重要，但我們認為在短期內很難解決:
1，Zigbee的核心技術之壹是動態組網和動態路由，即Zigbee網絡考慮網絡中節點的增減，網絡中的每個節點都需要在壹定的時間間隔內通過無線信號交換重新組網，每次從壹個節點向另壹個節點發送信息時，都需要掃描所有可能的路徑，從最短路徑開始，這就涉及到無線網絡的管理。這些都需要占用大量的帶寬資源，增加數據傳輸的延遲。尤其是隨著網絡節點數量和中轉次數的增加。所以雖然Zigbee的射頻傳輸速率是250kbps，但是經過反復中轉，實際可用速率會大大降低，數據傳輸延遲也會大大增加，無線網絡管理也會變得更加麻煩。這是目前Zigbee網絡數據傳輸的主要問題。
2.從英語的角度來看，Zigbee這個詞由兩個詞組成:“Zig”和“bee”。前壹個“Zig”在中文裏是之字形路徑的意思，後壹個英文單詞“bee”是蜜蜂的意思。我們的理解，Zigbee網絡技術是模仿蜜蜂信息傳遞的方式，通過網絡節點之間的信息相互傳遞，將壹個消息從壹個節點傳遞到遠處的另壹個節點。按照通用標準Zigbee節點，在開放空間中每次數據傳輸平均增加50米的直線傳輸距離，500米直線距離的傳輸需要傳輸10次；室內，由於Zigbee使用的2.4 G的傳輸頻率壹般是通過信號反射來傳輸的，由於建築物的遮擋，往往需要使用更多的網絡節點來進行數據傳輸，就像上面第壹條分析的那樣，這對於壹個Zigbee網絡來說不是壹件簡單的事情。當然，我們也可以使用放大器來增加Zigbee網絡節點的傳輸距離。但這必然會大大增加網絡節點的功耗和成本，失去Zigbee低成本、低功耗的初衷。而且在室內用這種方法增加傳輸距離效果有限。顯然，中心點在室外，終端模塊在室外的星型網絡通信結構更為合理。
3.Zigbee的核心技術之壹是，每個網絡節點除了作為信息采集點，執行中心的命令外，還承擔著隨時從網絡傳輸數據的任務。這樣網絡節點的收發機必須隨時處於收發狀態，也就是說它的最小功耗至少在20mA左右，使用放大器的遠程網絡節點功耗壹般在150mA左右。使用電池驅動顯然難以保證網絡節點的正常工作；
4.由於Zigbee中的每個節點都參與自動組網和動態路由的工作，所以每個網絡節點的單片機都相對復雜，成本自然更高。此外，基於Zigbee網絡的特定應用的開發工作量也更大。
綜上所述，我們認為Zigbee網絡，其實在很多情況下，是犧牲了網絡傳輸效率、節點模塊的帶寬和功耗來換取動態組網和動態路由的功能，這些在很多實際應用中並不重要，因為壹般來說，我們的網絡節點和數據傳輸通道往往是固定的。因此，目前的Zigbee技術並沒有解決節點功耗問題、網絡數據傳輸效率低的問題以及數據傳輸距離有限的問題，這些都是Zigbee技術難以得到很好普及的根本原因。