面向新型消費應用的IEEE 802.15.4 ZigBee

新興的基于802.15.4的超低功耗無線網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)有望引起消費電子產(chǎn)業(yè)的革命：新產(chǎn)品、新特性、新的聯(lián)網(wǎng)家庭，而且可能無須電池。

802.15.4 ZigBee的最初版本在2003年獲得批準，2006年對其進行了升級。IEEE 802.15.4標準原本是針對工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的，但現(xiàn)在已經(jīng)擴展到許多其他技術(shù)領(lǐng)域，包括衛(wèi)生保健、零售、農(nóng)業(yè)和安全等領(lǐng)域。對于家庭自動化和娛樂業(yè)中的低速率應用來說，ZigBee和ZigBee RF4CE或許是最好的解決方案。許多公司目前正在搭配符合IEEE 802.15.4標準的收發(fā)器和模塊。

現(xiàn)在存在幾種面向傳感和控制網(wǎng)絡(luò)的專用低功耗無線LAN解決方案，但是開放標準的ZigBee/IEEE 820.15.4似乎最具影響力。

各種各樣的ZigBee/IEEE 802.15.4標準

圖1 IEEE 802.x包含各種各樣的無線標準

ZigBee的目標是各種各樣的商業(yè)應用、家庭自動化和工業(yè)市場，它提供了強大而有活力的標準主體機構(gòu)，還有活躍的市場推廣部門?！皹藴省盳igBee適用于各種各樣的低速率中等距離的無線LAN應用。ZigBee Pro提高了在復雜無線電環(huán)境中的抗干擾魯棒性，增加了覆蓋距離并支持更多的節(jié)點。

ZigBee也有許多面向特定應用的專用標準。這些專用標準內(nèi)容更少，對任務(wù)有更強的針對性，它們所需要的MIPS和閃存更少，而且可能具有更低的功耗。面向智能能源、遙控和家庭自動化的專用標準已經(jīng)發(fā)布。

還有一種面向能量收集解決方案開發(fā)人員的ZigBee“綠色能源”標準正在制定之中，它為ZigBee網(wǎng)絡(luò)和傳感器的超低功耗供電的無縫連接提供了指導方針。這組特性集合預計將在2009年底之前成為一套完整的標準。ZigBee機構(gòu)稱，“綠色能源”將能夠使用在住宅、商業(yè)和工業(yè)環(huán)境中收集到的能源來擴展用于部署開關(guān)、傳感器和控制器。

面向遙控的ZigBee RF4CE
在2009年3月，RF4CE聯(lián)合會（由松下、飛利浦、索尼和三星合作組建）的規(guī)范被ZigBee聯(lián)盟所采納，以便為消費電子領(lǐng)域提供一種多供應商可互操作的基于RF的遙控設(shè)備標準，它的特別之處在于易于使用的雙向無線連接。

ZigBee RF4CE的設(shè)計面向家庭娛樂和自動化應用，這些應用并不需要ZigBee提供功能完善的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。它降低了存儲器容量需求，降低了實現(xiàn)成本，并提供了簡單的開發(fā)和測試途徑。這種標準還提供了一些新的特性，例如透過墻和柜門進行傳輸；此外，利用新的ZigBee低功耗特性，它能夠依賴硬連線的紐扣電池使控制器運行10年或更長的時間。

面向消費電子的ZigBee RF4CE特性
現(xiàn)在，大多數(shù)家用遙控器使用的都是數(shù)十年之前的紅外線技術(shù)。除了距離短和帶寬窄之外，它還需要用戶將紅外線遙控設(shè)備對準要控制的電器。ZigBee RF4CE設(shè)備無須對準，因此可以藏在壁櫥或櫥柜之中。

GreenPeak公司提供了一種RF4CE遙控的參考設(shè)計方案，它使RF遙控器能夠依賴一塊電池運行10年以上，每個遙控器的物料費用不足2美元。

RF技術(shù)能提供比紅外更大的遙控范圍，從而能夠使用單個遙控器來管理整個住宅中的娛樂、環(huán)境、安全和其他應用。無須在一個房間調(diào)節(jié)空調(diào)溫度之后，再下樓去檢查安全系統(tǒng)，然后進入另一個房間調(diào)節(jié)音響系統(tǒng)，最后再回到樓上更換電視頻道。RF4CE設(shè)備用一個遙控器就能夠控制所有設(shè)備。

因為ZigBee RF4CE支持交互性，所以也無須站在電視機前調(diào)節(jié)音量或者看著電視來設(shè)置DVR錄制時間。甚至能夠與電視或互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)服務(wù)進行遠程交互，在家中的任何角落購買產(chǎn)品和閱讀/回復E-mail，一切都由遙控完成。

低功耗特性
或許最令人激動的趨勢在于不再需要電池這一可能性，它意味著無須維護。第一代RF4CE遙控將使用一塊紐扣電池即可工作。今后的遙控或許能夠永久性地擺脫電池，通過從環(huán)境光線以及使用時的壓力和移動中進行能量收集從而獲得所需要的全部傳輸能量。一種預期的ZigBee“綠色能源”應用是照明開關(guān)，它不需要使用電池或連接到電線之上。僅僅用手指來打開或關(guān)閉開關(guān)所消耗的能量就足夠?qū)⒖刂菩盘杺鬏數(shù)椒块g另一端帶有ZigBee從設(shè)備的電燈上。這可以大量削減建筑和安裝成本，并/或使住宅內(nèi)部的規(guī)劃更加靈活并具有創(chuàng)造性。

在未來10年內(nèi)，ZigBee遙控設(shè)備的大量涌現(xiàn)將引發(fā)家庭和辦公室的變革。ZigBee可以幫助使人們的生活更加便捷，而且因為無須使用電池，人們的環(huán)境將變得更加清潔——目前的普通遙控器每年消耗40億節(jié)電池。利用ZigBee RF4CE的超低功耗特性，每節(jié)電池的壽命將變?yōu)楝F(xiàn)在的10倍，從而大幅削減電池消耗量。