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Zigbee发展环境研究 [摘 要][关键词] 一、Zigbee技术特性 ZigBee 这个字源自于蜜蜂群跳Z形状的舞蹈，来通知其它蜜蜂有关花粉位置等信息，以达到彼此沟通讯息之目的，故以此作为新一代无线通讯技术之命名。ZigBee 先前亦被称为「HomeRF Lite」、「RF-EasyLink」或「FireFly」无线电技术，目前统一称为ZigBee。 ZigBee是一种短距离、架构简单、低消耗功率与低传输速率的无线通讯技术，其传输距离最远可达100公尺，使用频段为免使用申请的2.4GHz 与900MHz 频段，传输速率为20K至250Kbps，网络架构具备Master/Slave属性，并可达到双向通信功用。根据 ZigBee的技术本质，ZigBee具有下列特性：（1）省电：ZigBee传输速率低，使其传输数据量少，所以讯号的收发时间短，其次在非工作模式时，ZigBee处于睡眠模式，而在工作与睡眠模式之间的转换时间，一般睡眠启动时间只有15ms，而设备有哪些信誉好的足球投注网站时间为30ms。通过上述方式，使得ZigBee 十分省电，电池可支持ZigBee 长达6 个月到2年左右的使用时间。（2）可靠度高：ZigBee 的MAC 层采用talk-when-ready碰撞避免机制，这个机制为当有数据传送需求时则立即传送，每个发送的数据封包都由接收方确认收到，并进行确认讯息回复，若没有得到确认讯息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，这种方式大幅提高系统信息传输之可靠度。（3）高度扩充性：一个ZigBee的网络最多包括有255 个ZigBee网络节点，其中一个是Master设备，其余则是Slave设备。若是透过Network Coordinator则整体网络最多可达到6 千5 百个ZigBee 网络节点，再加上各个Network Coordinator可互相连接，使整体ZigBee 网络节点数目将十分可观。 ZigBee 与其它无线通讯技术相较，在区域与个人网络的无线通讯技术面貌，802.11系列技术（Wi-Fi）主要定位在无线区域网络（Wireless Local Area Network，WLAN），作数据传输用，而Bluetooth、UWB与ZigBee则是无线个人 网络（Wireless Personal Area Network，WPAN）技术。Bluetooth 标准具有数百Kbps 的传输速率适合于从数据传输，其次拥有QoS 机制适合于话音应用。UWB（UltraWideband）标准具备高速与QoS 适合于多媒体应用。ZigBee标准的特性为低消耗功率与低成本，符合工业、家庭以及医学等控制与感测的需要，对数据速率和QoS的要求不高。 二、Zigbee标准发展 在标准规范的制订方面，主要是IEEE 802.15.4小组与ZigBee Alliance两个组织负责，两者分别制订硬件与软件标准，两者之间得角色与分工就如同IEEE 802.11小组与Wi-Fi之间的关系。在IEEE 802.15.4方面，2000年12月IEEE成立了802.15.4小组，负责制订媒体存取控制层（MAC）与物理层（PHY） 规范，在2003年通过802.15.4标准，2006年又通过了 802.15.4b标准，802.15.4b标准为802.15.4标准的改良版，其内容包括有解决标准疑义之处、降低复杂度、提高弹性并思考新的频段分配等，此标准将可有效简化架构并改善互通性，进而提高系统的稳定度。 而在 ZigBee联盟方面，在2002年10月由Honeywell、Mitsubishi、Motorola、Philips与Invensys共同成立。ZigBee联盟负责制订网络层、安全管理、应用界面规范，其次亦肩负互通测试，现今约有90家会员。 在物理层（Physical，PHY）层方面，802.15.4的工作频率分为2.4GHz、915MHz 和868MHz三种，分别提供250Kbps、40Kbps和20Kbps的传输速率，其传输范围介于10到100公尺之间，一般是30公尺。由于ZigBee使用的是2.4GHz、915MHz和868MHz频段，这些频段因是免费开放使用，故已有多种无线通讯技术使用，因此，ZigBee为避免被干扰，故在各个频段皆是采用直接序列展频（DSSS）技术，以化整为零方式，将一个讯号分为多个讯号，再经由编码方式传送讯号避免干扰。 这三者不同的频段，在调变技术方面，虽都是采取相位调变技术但仍有所差异，2.4GHz采用较高阶的QPSK调变技术以达到250Kbps的速率，并降低工作周期，以减少功率消耗。而在915MHz和868MHz方面，则是用BPSK的调变技术。相较于 2.4GHz频段，900MHz频段为低频的频段，故无线传播的损失较低，使其传输距离较