Zigbee技術在無線傳感器網絡中的應用分析

楊 靜

(桂林理工大學南寧分校，廣西 南寧 530000)

0 引言

如今互聯網技術如此發達，也相應地帶動了無線網絡技術的發展。無線網絡技術廣泛地應用在日常生活中， Zigbee技術作為其中一項典型的無線網絡技術，有著低成本、低復雜度、低耗率等優點，更加受到青睞。而Zigbee技術與無線傳感器網絡的結合，有著非常良好的發展前景。文章主要分析了Zigbee技術在無線傳感器網絡中的應用，著重研究其在無線傳感器網絡中的應用策略。以期為Zigbee技術在無線傳感器網絡中的應用提供有價值的意見和幫助。

1 Zigbee技術的優點

1.1 低功耗

與其他無線通信技術相比，Zigbee技術最大的優點便是低功耗。同樣的電量情況下，它可以比藍牙，WiFi等工作更長的時間。例如在低耗電的模式下，兩節五號干電池可以支持其一個節點工作6～24個月的時間，甚至可以支持其工作更長的時間。如此低的功耗，可以以同樣的電力工作更長的時間，自然會被廣泛應用于各種適合的場合之中。

1.2 低成本

正如前文提到的，在同樣的電力情況下，其損耗更小，可以工作更長的時間。低功耗的特點也相應地顯示了其低成本的優勢。一方面更小的損耗，可以更多地節約成本。另外一方面，還可以通過大幅度簡化協議來降低成本。Zigbee技術的成本僅僅只有藍牙的十分之一。此外，Zigbee協議的專利也是免費的。總的來說，相比于藍牙、WiFi等，Zigbee技術的成本是相當低的。低成本是其最大的優勢之一。

1.3 短延時

同時，Zigbee技術在減少延遲方面也是相當優秀的。它的響應速度較快，只需要15 ms的時間，Zigbee技術便可以從睡眠狀態進入工作狀態。如此快速的響應速度極大地減少了等待時間。在節點連接進入網絡上面也是非常快的，一般只需要30 ms的時間便可實現節點連接進入網絡。而WiFi需要3 s左右的時間，藍牙更是需要3～10 s。通過生活經驗，便可以理解到短延時的重要性[1]。在連接WiFi或者藍牙的時候，很多情況下都是非常慢的，等待是一項非常不愉快的體驗。而Zigbee技術可以很好地解決等待的問題，短延時是其非常重要的優點。

1.4 高容量

Zigbee技術可以通過各種形態的網絡結構來實現更大容量的數據存儲，因而可以傳輸更多的數據信息。其網絡形狀包括星狀、片狀和網狀。另外，其一個主節點還可以管理若干個子節點，從而實現大容量的數據傳輸。高容量也是Zigbee技術的一大特點。

1.5 高安全

Zigbee技術也是一項十分安全可靠的通信技術，其有著極高的安全指數。它包括安全設定、防止獲取非法數據以及高級加密密碼這3級安全模式。3級安全模式很好的對傳輸的數據進行保護與加密，有效地防止數據泄漏，提高了數據傳輸的安全性。

2 Zigbee技術在無線傳感器網絡中的工作原理

2.1 Zigbee技術以獨立的工作節點為依托

在連接各個無線傳感器形成網絡的過程中，Zigbee技術是以獨立的、不同的工作節點來作為依托的，從而實現網絡的組成。在實際的工作中，可以根據不同的情況來選擇合適的網絡模式。而為了更大的容量，實現更多數據的傳輸，Zigbee技術包括星狀、樹狀以及網狀3種網絡模式。實際應用于無線傳感器網絡中時應根據具體情況來選擇合適的網絡拓撲。

2.2 Zigbee技術的主要技術基礎是IEEE802.15.4

標準的Zigbee技術的主要技術基礎是IEEE802.15.4，其技術標準定義了物理層和媒介接入控制層。IEEE802.15.4可以通過載波監聽的方式來減少在數據傳輸過程中的沖突。其可以在沒有數據進入的時候自動保持休眠的狀態，當感受到數據的時候便立即進入工作狀態。另外，Zigbee技術在信息的接收上面采用分層的模式，每一個分層只需要完成本層級上面的任務，且上傳上一個層級需要的服務內容[2]。依靠一定的技術支持的同時，分工明確，可以很好地實現數據的有效傳輸，從而有效地實現無線傳感器的網絡形成。

2.3 Zigbee技術作為設計無線傳感器網絡的主流網絡協議

如前文所提到的，Zigbee技術具有低速率、低成本、高容量等優點，其被主要應用于短距離的無線連接。可以依據805.15.4的標準，實現在數千個微小的傳感器直接相互協調，從而實現傳感器直接的相互通信。正是由于Zigbee技術的存在，這些傳感器只需要很小的能量，便可以通過接力的形式把數據信息從一個傳感器傳達到另一個傳感器。如此高的通信效率促進了無線傳感器直接的信息流通，從而形成組織網絡。

3 Zigbee技術在無線傳感器網絡中的應用前景

3.1 低成本低損耗的無線傳感器網絡的大規模應用成為可能

無線傳感器網絡是一種獨立出現的網絡，其基本組成單位是無線傳感器節點。隨著互聯網技術的發展，低消耗無線通信技術也在不斷地發展。Zigbee技術作為剛發展起來的低損耗的無線通信技術，它的出現也使得低成本低損耗的無線傳感器網絡的大規模應用變得可能。通過Zigbee技術實現大容量的高效的數據傳輸，使得無線傳感器網絡更加高效并不斷走向高速率。

3.2 不斷創新，不斷發展

任何技術不可能一誕生就是完美的，而是在不斷創新中發展起來的，Zigbee技術也是一樣。盡管其有著諸多的優點，被廣泛地應用于各個領域，但是其仍然需要不斷進步，不斷發展。Zigbee技術在無線傳感器網絡中的應用也是一樣，需要不斷地完善與創新，兩者才能實現更好地結合，創造更大的價值。一方面，作為通信技術的Zigbee需要不斷創新發展，這樣才能更好地賦能于無線傳感器網絡[3]。另一方面，無線傳感器網絡也要不斷發展，只有其自身的環境更好了，才能更加有利于技術的加持。Zigbee作為一種新興通信技術，無線傳感器網絡作為一種獨立存在的網絡，二者不斷發展，通過有機結合從而更好地做好數據傳輸工作，創造更大的價值。

3.3 前景光明

Zigbee技術是一項安全可靠的通信技術，其在無線傳感器網絡的應用中有著光明的前景。二者的有機結合，有著十分誘人的光明前景。不論是在軍事、防空、應急等領域的應用，還是在家用、交通及管理等方面的應用，都有著極大的潛力。總的來說，Zigbee在無線傳感器網絡中的應用前景還是非常可觀的。但是無線傳感器網絡剛剛興起，其技術和應用都還不夠成熟，想要達到期望的目標仍然有很長的一段路要走。因此，在憧憬光明的前景的同時，也不要忘記腳踏實地地做好技術、完善技術、發展技術。

4 結語

總的來說，盡管Zigbee是個新興事物，但是其低功耗、低成本、短延時、高容量、高安全等優勢已足以對其充滿期待。其與無線傳感器網絡的結合更是有著良好的發展前景。其在應用于無線傳感器網絡中時，可靠的技術支持，有序的工作機制以及獨立的工作節點的依托，都促進了無線傳感器網絡的高效發展。當然，也不能掉以輕心，在保持樂觀的同時也要積極探索，不斷完善和精進技術。不論是Zigbee技術還是無線傳感器網絡都應該不斷創新，不斷發展，這樣才能實現二者更加完美的結合，才能創造一個更加高效，安全的無線網絡環境。