ｚｉｇｂｅｅ無線傳感 掌控生活

“索諾馬溪谷，氣溫急劇上升。但這家位于吉克莊園的葡萄酒商正在通過每棵葡萄樹上的小型無線Zigbee傳感器密切地監(jiān)控自己的田地。這些一枚硬幣大小的機(jī)器可以跟蹤土壤的溫度和營(yíng)養(yǎng)成分等數(shù)據(jù)。它們利用衛(wèi)星無線發(fā)射機(jī)相互連接。”當(dāng)解釋Zigbee無線技術(shù)是怎樣改變我們生活的時(shí)候，《商業(yè)周刊》如是描述。然而事實(shí)或許更加美妙。

盡管21世紀(jì)的人們并沒有實(shí)現(xiàn)科幻小說中的某些預(yù)言。然而更為奇妙的場(chǎng)景很快便會(huì)成為現(xiàn)實(shí)：只需一臺(tái)電腦，一切盡在掌控之中。你可以一邊從個(gè)人pc中調(diào)控欣賞在平面電視上播放的影片，一邊控制烤箱的溫度，等待享受美味的下午茶，同時(shí)密切地監(jiān)控與了解一切需要關(guān)注的信息：工作室里機(jī)器的運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)室里研究的進(jìn)度，家中飲用水的成分和空氣中或許可能出現(xiàn)有毒物質(zhì)的示警，酒窖里不同位置的溫度與濕度，私家公路的燈光調(diào)控，各類儀表的數(shù)據(jù)變更……不會(huì)再有過火而敗味的美食，更不會(huì)有《小鬼當(dāng)家》中入室的匪徒，火災(zāi)和毒氣泄漏都將最大程度地被防止，博物館的館長(zhǎng)則不再擔(dān)驚受怕地憂慮古董名畫的命運(yùn)。

而這一切，皆無需線纜。

如同計(jì)算機(jī)從單任務(wù)到多任務(wù)的跨越一般，人類將從事事親歷親為卻免不了顧此失彼的尷尬中解脫出來，同時(shí)兼顧生活與工作的方方面面，一切將變得從容而妥當(dāng)。最為誘人的是，這樣的效率不需要被煩冗雜亂的設(shè)備線路所纏繞，無線傳感Zigbee將工作與生活的廣闊空間濃縮于雙手可以掌控的距離。

何謂Zigbee

Zigbee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。它此前被稱作“HomeRF Lite”或“FireFly”無線技術(shù)，主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。最后，這些數(shù)據(jù)就可以進(jìn)入計(jì)算機(jī)用于分析或者被另外一種無線技術(shù)如WiMax收集。

Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE 802.15.4，這是IEEE無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（Personal Area Network，PAN）工作組的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，被稱作IEEE 802.15.4（Zigbee）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

Zigbee不僅只是802.15.4的名字。IEEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。完全協(xié)議用于一次可直接連接到一個(gè)設(shè)備的基本節(jié)點(diǎn)的4K字節(jié)或者作為Hub或路由器的協(xié)調(diào)器的32K字節(jié)。每個(gè)協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)255個(gè)節(jié)點(diǎn)，而幾個(gè)協(xié)調(diào)器則可形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒有限制。Zigbee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會(huì)意外泄漏其標(biāo)識(shí)，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離傳輸不會(huì)被其它節(jié)點(diǎn)獲得。

Zigbee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布，它們將加盟“Zigbee 聯(lián)盟”，以研發(fā)名為“Zigbee”的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)，這一事件成為該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展過程中的里程碑。

到目前為止，除了Invensys、 三菱電子、摩托羅拉和飛利浦等國際知名的大公司外，該聯(lián)盟大約已有25家成員企業(yè)，并在迅速發(fā)展壯大。其中涵蓋了半導(dǎo)體生產(chǎn)商、IP服務(wù)提供商、消費(fèi)類電子廠商及OEM商等，例如Honeywell、Eaton和Invensys Metering Systems等工業(yè)控制和家用自動(dòng)化公司，甚至還有像Mattel之類的玩具公司。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)Zigbee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.15.4工作組。

超越藍(lán)牙的簡(jiǎn)單實(shí)用

1999年，藍(lán)牙熱潮席卷全球，然而發(fā)展數(shù)年，一直受芯片價(jià)格高、廠商支持力度不夠、傳輸距離限制及抗干擾能力差等問題的困擾。低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)要求令Zigbee應(yīng)運(yùn)而生，大幅簡(jiǎn)化藍(lán)牙的復(fù)雜規(guī)格，專注于低傳輸應(yīng)用。不過相關(guān)規(guī)格已與現(xiàn)有的藍(lán)牙脫鉤。于是有媒體甚至預(yù)言：Zigbee和UWB （Ultra-WideBand超寬頻道）切入市場(chǎng)可能使藍(lán)牙尚未普及即成歷史。這種論調(diào)顯然言過其實(shí)，因?yàn)閆igbee不支持語音，但Zigbee的低價(jià)格、低功耗和可靠支持成為其閃亮登場(chǎng)的亮點(diǎn)，使得它超越藍(lán)牙的簡(jiǎn)單實(shí)用成為事實(shí)。

Zigbee技術(shù)的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)部分：

* 數(shù)據(jù)傳輸速率低：只有10k字節(jié)/秒到250k字節(jié)/秒，專注于低傳輸應(yīng)用；

* 功耗低： 在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月到2年，免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。這也是Zigbee的支持者所一直引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)；

* 成本低：因?yàn)閆igbee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本。且Zigbee 協(xié)議免收專利費(fèi)。

* 網(wǎng)絡(luò)容量大： 每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備，也就是說，每個(gè)Zigbee設(shè)備可以與另外254臺(tái)設(shè)備相連接；

* 時(shí)延短：通常時(shí)延都在15毫秒至30毫秒之間；

* 安全： Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128，同時(shí)可以靈活確定其安全屬性；

* 有效范圍小： 有效覆蓋范圍10～75米之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境；

* 工作頻段靈活： 使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執(zhí)照頻段。

隨著研究的進(jìn)一步深入，傳感器將變得更小，而且功能會(huì)越來越多。最終，他們可能會(huì)微縮到塵埃大小。屆時(shí)，數(shù)以千計(jì)的微小傳感器或者稱為“智能塵埃”將被釋放到大氣中來檢測(cè)任何東西。

廣闊應(yīng)用，一切無線

Zigbee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。其典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)（如傳感器數(shù)據(jù)）、間歇性數(shù)據(jù)（如照明控制）和重復(fù)性低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)（如鼠標(biāo)）。

根據(jù)Zigbee聯(lián)盟目前的設(shè)想，Zigbee的目標(biāo)市場(chǎng)主要有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿）、消費(fèi)類電子設(shè)備（TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智能控制（照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護(hù)（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)控制設(shè)備）等非常廣闊的領(lǐng)域。

政府的計(jì)劃給了Zigbee更多的空間，顯示了對(duì)其無比的信心。據(jù)報(bào)道，美國能源部已經(jīng)決定雇傭Honeywell International Inc.公司，希望通過使用Zigbee傳感器能夠在鋼鐵、鋁以及其他六個(gè)行業(yè)中將這些能源的成本降低15％。通過安裝在Alcoa，Dow Chemical，以及ExxonMobil等公司管道系統(tǒng)中傳感器，實(shí)時(shí)追蹤監(jiān)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的氣體使用情況。

Honeywell公司的自動(dòng)控制部門的副總裁、技術(shù)總監(jiān)Dan Sheflin表示：“能夠?qū)崟r(shí)獲取這些數(shù)據(jù)是一件非常重要的事情。”利用這種無線技術(shù)及時(shí)采取措施來減少泄漏或者消除浪費(fèi)，每年可節(jié)約的能量超過華盛頓州去年一年所使用的天然氣產(chǎn)生的能量總和。

至此，Zigbee的應(yīng)用前景已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了本文初始的有限描述。Zigbee聯(lián)盟中的先行者英國Invensys、日本三菱電氣、美國摩托羅拉以及荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司以及三星、Millennial Net和Ember公司的總裁面對(duì)2007年35億美元的預(yù)計(jì)營(yíng)業(yè)收入恐怕已經(jīng)難忍笑意。

更重要的是，預(yù)測(cè)未來6到7年內(nèi)，家庭用戶將占有Zigbee2/3的市場(chǎng)。在可以預(yù)期的將來，Zigbee無線傳感將切實(shí)改變你我的生活。