ZigBee無線通信技術及其應用研究

張琦

摘 要：ZigBee技術是一種短距離、低功率的無線通信技術，主要適合應用于自動控制和遠程控制領域，能夠通過嵌入各種設備來發揮無線通訊作用。本文主要描述了無線通訊技術協議的標準和基本特點，并且對于無線通信技術的各項技術支持做出了詳細的描述。通過闡述無線通訊技術的相關應用領域，統一探討了無線通訊技術在應用設計當中存在的共性問題，結合一些應用實例，以及一些硬件和軟件專業設置的過程，對這些共性問題，提出了一些解決方法。

關鍵詞：無線通信；技術；協議；應用

引言：

伴隨著現代科學技術的不斷進步，以及網絡和通信技術的普及，人們對于無線通信技術的需求量越來越高，因此，本文所提及的這種具有短程連接、低功率運行而且成本廉價的無線通信技術，成為了當下人們關注的重點。ZigBee名字的主要來源于一個生物，就是蜜蜂這種生物，蜜蜂屬于群居性生物，主要依靠蜂群來得以繁衍和生存，并且能夠通過特殊的語言ZigZag來及時地分享所發現的食物來源地。非常符合無線通訊技術對于人們發揮的作用，這種低速率、低功率就可以運行的無線通訊技術，更加貼近于現代化的生活需求，可以滿足各個領域的應用需要。

一、無線通訊技術的原理和特點

（一）無線通訊技術應用的基本原理

無線通訊技術是一種在低功率且低數據速率的條件下就能夠運行的，近距離、結構簡單、成本廉價的雙向無線通信技術或稱為無線網絡技術。該技術主要適合應用于承擔較小的數據流量的業務，可以鑲嵌入任何的設備當中，同時還能夠發揮實時的地理定位功能。能夠同無線通訊技術進行兼容的設備，都具有網絡中的拓撲結構，這一拓撲結構能夠將每一個單個的階段得以很大程度上的延伸，擴大節點的傳輸范圍，能夠滿足目標市場的瞄準工業，家庭以及一些醫學領域的需求。

1.物理層

物理層在設計階段，就比較偏向低成本和高層次的集成需求。物理層在進行工作時，工作頻率一般需要符合標準，特定標準的工作頻率一般分為三種，每一個工作頻段可以應用三個通訊通道，三個通訊通道傳輸速率各不相同，但具有一定的傳輸范圍限制。一般情況下，為了避免傳輸通道受到影響，通常對每個頻段應用直接序列擴頻技術，將分散的信號聚集在一起，其他化零為整的作用。同時采取特殊的編碼方式，對信號進行傳輸，避免其他信號或因素的干擾。對于大多數的低端設備來說，應用直接序列擴頻技術，很大程度上會使得模擬的電路變得簡單化，是通訊通道具有更高的容錯性質。

2.媒體存儲控制層

針對于媒體存取控制這一方面，通常應用標準的無線局域網，對于提高系統的兼容性有幫助。應用媒體存儲控制層的設計，能夠使得復雜的各種拓撲結構網絡，變得簡單化，同時能夠有效地提高對于網絡功率的管理效率。由國際無線通用聯盟做設計的通訊標準，對網絡層協議和應用編程接口進行了集中的標準化，并且定義了網絡層、安全層等各種應用產品的資料。

（二）無線通訊技術的技術特點和傳輸數據的特殊類型

根據無線通訊技術應用的實際情況，并且綜合無線通訊技術的技術本質，能夠得出該項技術的技術特點，即功率低、用時長短、操作簡單；很強的可靠性、高強度的擴充能力以及在裝置安裝和維護過程當中的低成本；通訊技術協議程序簡單，且在國際上都是通用的。

無線通訊技術自始至終都是以實現低價格的產業應用為目標，無論擴展能源監控、機電控制、照明系統控制、家庭安全，以及無線射頻遙控等各種領域。無線通訊技術往往在傳遞少量數據信息時，才能發揮很大的作用。無線通訊技術進行數據傳輸的類型，主要分為三種：

1.周期性數據

周期性數據的數據控制速率，可以根據不同的應用進行自動化設置，比如傳感器所涉及傳遞的周期性數據。

2.間斷性數據

階段性數據的數據速率，主要由于應用或外部激勵來完成定義的，例如在對電燈開關進行控制過程中傳輸的相關數據，就是屬于間斷性數據。

3.反復且低反應時間的數據

這種容易反復且反應時間較低的數據速率，通常是根據實際完成定義的，就像無線鼠標在應用過程中所傳輸的數據。

（三）無線通訊網絡的形成和發展

要完成無線通訊網絡的形成，首先需要應用自由形式變形的網絡調節器。通過這種形式的網絡調節器，對未知的通道進行掃描，從而發現最適合搭建網絡的最佳信息通道；其次是將其它自由形式變形后加入到新興的網絡當中。

大多數情況下，人們都可以根據自身喜好來完善各個裝置在網絡當中發揮的功能和充當的角色，提前對每一個編排完成的程序，進行功能定義。舉一個例子來說，當協調劑發揮掃描搜索功能時，能夠及時發現沒有經過應用的信息通道，從而搭建一個新興的網絡。而路由器的掃描搜索功能，則是當發現一個已經被激活的信息通道時，能夠及時地將其與網絡連接，之后允許其它裝置進行連接。而網絡末端裝置所發揮的作用，通常是在已經存在的網絡當中。

二、無線通訊技術的應用領域

在個人技術不斷創新發展的現代，無論是在企業應用，還是日常生活中的實際需求，無線設備已經逐漸替代有線設備，成為一種發展趨勢，并且對于無線網絡的可靠性和低功率消耗需求非常高。例如：在企業生產的工業領域，無線通信技術能夠幫助企業生產完成自動化，改進各項公共設施的基本設備，完善能源管理、物流追蹤以及安全控制各方面的存在的問題，同時能夠及時發現生產過程中存在的安全隱患，并采取相應的預防措施，對設備進行維修，實時保證工業生產的高效率進行。在人們日常生活的家庭領域，應用無線通信技術，能夠節約各種家電設備的安裝成本。各種家庭所需的電子設備，都可以通過無線通訊技術搜集到各種信息和數據，更加符合人們日常生活，對于家電的需求，是人們的日常生活更加趨于自動化、自動化和數字化。

結束語：

無線通訊技術作為現代新興的一種無線網絡技術，彌補了現在低成本、低功率、低速率的市場空缺，在各個領域都能發揮出關鍵的作用。無線通訊技術的應用給企業的日常生產和人們的日常生活帶來了很大的滿足，提高了各領域的智能化、自動化、現代化格局，改善人們生活的方式和體驗。因此，相關研究人員和部門，應該提高對于無線通訊技術研究的重視度，并且將無線通訊技術的應用轉移到各個領域，完善該項技術的市場推廣和宣傳，促進無線通信技術的不斷發展。

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