基于ZigBee的無線通信技術(shù)的應(yīng)用研究

單亞軍 章小華 中國電子科技集團(tuán)南京28研究所

基于ZigBee的無線通信技術(shù)的應(yīng)用研究

單亞軍 章小華 中國電子科技集團(tuán)南京28研究所

無線通信技術(shù)的發(fā)展可以追溯到上個(gè)世紀(jì)的無線電臺(tái)的應(yīng)用開始，發(fā)展到今天，無線通信技術(shù)，從最開始的電磁波通信，到現(xiàn)在的紅外線，藍(lán)牙，以及今天我們要介紹的ZigBee無線通信技術(shù)，發(fā)展的非常迅猛。從軍工到民用，當(dāng)今社會(huì)所涉及到的無線通信技術(shù)越來越多，而應(yīng)用范圍也變得越來越廣泛。下面筆者就為大家介紹一下ZigBee無線通信技術(shù)的應(yīng)用。

ZigBee 無線通信技術(shù) 應(yīng)用

1 ZigBee無線通信技術(shù)簡(jiǎn)介

ZigBee無線通信技術(shù)是一項(xiàng)基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無線通信技術(shù)，他類似于最開始的GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，但是ZigBee技術(shù)有自己的技術(shù)特點(diǎn)。首先，我們要了解的什么是Zigbee，他是一種蜜蜂在發(fā)現(xiàn)花粉時(shí)跳ZigZag形式的舞蹈告知同伴的一種信息交換。從中人們得到啟示，發(fā)明了一種低功耗，低成本，低速率，并且沒有那么復(fù)雜的近距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。而目前，加入到IT領(lǐng)域以及其他行業(yè)的150多家企業(yè)都加盟了世界性的無線技術(shù)ZigBee聯(lián)盟。

2 基于ZigBee的無線通信技術(shù)的特點(diǎn)

ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)主要包含以下七種：第一，ZigBee技術(shù)的低功耗特點(diǎn)，ZigBee技術(shù)的發(fā)射功率是1mW，如果將ZigBee網(wǎng)絡(luò)切換到休眠模式，兩節(jié)5號(hào)電池可以保持ZigBee網(wǎng)絡(luò)處于工作狀態(tài)1-2年；第二，ZigBee技術(shù)的工作頻段更加靈活，ZigBee技術(shù)的工作頻段包含868MHz、915MHz以及2.4GHz這三種；第三，運(yùn)用ZigBee技術(shù)建成的網(wǎng)絡(luò)具有更大的容量，通常情況下，該網(wǎng)絡(luò)容量的最大值是65536個(gè)器件；第四，ZigBee的模塊體積更小，這種特點(diǎn)可以將其在多種設(shè)備中的集成過程變得更加便利；第五，ZigBee技術(shù)的時(shí)延更小，通常情況下，當(dāng)運(yùn)用ZigBee技術(shù)建成的網(wǎng)絡(luò)處于休眠狀態(tài)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行激活的時(shí)延為15ms。就活動(dòng)設(shè)備信道接入過程而言，需要的時(shí)延同樣是15ms；第六，ZigBee技術(shù)的成本較低。其初始成本大約在5美元左右浮動(dòng)；第七，ZigBeei的魯棒性。ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能的魯棒性是通過幀校驗(yàn)機(jī)制以及幀確認(rèn)機(jī)制等多種機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。

3 其他幾種常見的近距離傳輸無線通信技術(shù)

3.1 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)決定其常常在需要完成大量數(shù)據(jù)交換過程的設(shè)備中出現(xiàn)。相對(duì)于其他近距離傳輸無線通信技術(shù)而言，藍(lán)牙的功耗更高，且技術(shù)較為復(fù)雜，因此，藍(lán)牙的應(yīng)用存在一定的局限性。

3.2 Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi技術(shù)常常被用來實(shí)現(xiàn)小范圍中的無線接入功能和移動(dòng)組網(wǎng)功能。該技術(shù)的最高傳輸速率可以達(dá)到11Mbit/s。由于Wi-Fi技術(shù)相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)占用的空間較大，因此Wi-Fi技術(shù)的應(yīng)用同樣存在一定的局限性。

4 基于ZigBee的無線通信技術(shù)的應(yīng)用

4.1 ZigBee無線通信技術(shù)在醫(yī)院通信傳輸和醫(yī)療監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

在醫(yī)院通信傳輸和醫(yī)療監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，首先需要建立一個(gè)完善的數(shù)據(jù)管理中心，通常情況下，為了方便護(hù)士對(duì)來自患者和醫(yī)生信息的監(jiān)察，應(yīng)該將該網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理中心設(shè)置在醫(yī)院的護(hù)士值班處。應(yīng)該在數(shù)據(jù)管理中心中設(shè)置一個(gè)ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠?qū)⑨t(yī)院管理中心的信號(hào)與所有病房的信息連接起來，并實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。醫(yī)院可以在患者身上加設(shè)一個(gè)監(jiān)護(hù)器，當(dāng)患者的身體狀況出現(xiàn)較大問題時(shí)，患者身上的監(jiān)護(hù)器會(huì)發(fā)出警報(bào)。警報(bào)發(fā)出之后，無論患者處于醫(yī)院的任何位置，患者周圍的ZigBee無線路由器都會(huì)將警報(bào)信息傳入位于護(hù)士值班室的數(shù)據(jù)管理中心，便于醫(yī)護(hù)人員在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)患者出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)、有效地救治和處理。除此之外，還應(yīng)該在患者的病床旁邊設(shè)置一個(gè)ZigBee的呼叫器或監(jiān)護(hù)器。當(dāng)患者按下呼叫器或者監(jiān)護(hù)器時(shí)，護(hù)士值班室中的醫(yī)院人員就會(huì)受到患者的呼叫請(qǐng)求，進(jìn)而及時(shí)對(duì)患者進(jìn)行護(hù)理或者救助。

4.2 ZigBee無線通信技術(shù)在智能家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

在智能家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)的建立過程中，ZigBee無線通信技術(shù)被應(yīng)用到房屋的建筑面積控制中。ZigBee無線控制網(wǎng)絡(luò)是建立在ARM家庭開關(guān)的基礎(chǔ)上的，這種家庭開關(guān)的作用是對(duì)房屋中的所有家電進(jìn)行有效控制。當(dāng)家電控制工作完成之后，需要在房屋中的特定范圍內(nèi)加設(shè)一個(gè)ZigBee路由器，ZigBee路由器的作用是在中央網(wǎng)關(guān)與房屋中所有家電之間的數(shù)據(jù)傳輸功能。為了向人們提供更加便捷的服務(wù)，可以在智能家庭無線網(wǎng)絡(luò)中加設(shè)一些遙感控制，例如，對(duì)空調(diào)進(jìn)行合理的溫度自適應(yīng)調(diào)控。將ZigBee無線通信技術(shù)應(yīng)用到智能家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)的建立過程中，可以降低網(wǎng)絡(luò)的建立成本，并且運(yùn)用該技術(shù)建立出的智能家庭無線控制網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

綜上所述，通過對(duì)ZigBee無線通信技術(shù)以及其相應(yīng)的應(yīng)用介紹，筆者認(rèn)為，ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用將會(huì)在未來的各個(gè)領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用，其特有的低成本，低功耗，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將會(huì)是未來無線通信技術(shù)領(lǐng)域的佼佼者。相信在時(shí)代的發(fā)展下，智能ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)得到更多的應(yīng)用。

[1]秦賢明.基于ZigBee的無線通信技術(shù)及其應(yīng)用[J].中國新通信，2014，19：65-66.

[2]吳昕.基于ZigBee短距離無線通信的三相智能電表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].廣西大學(xué)，2013