對Zigbee技術(shù)的思考 分析其中所出現(xiàn)的應用問題

關(guān)于Zigbee技術(shù)的優(yōu)點，大家在論壇 上也進行了許多討論，到目前為止，國內(nèi)外許多廠商也都開發(fā)生產(chǎn)了各種各樣的 Zigbee產(chǎn)品，并在應用推廣上做了大量的工作，然而，實事求是的講，真正完全使用Zigbee技術(shù)來解決具體實際問題，有意義的案例則非常有限。 Zigbee似乎成了一種時髦，但眼下還不能做到真正實用的新技術(shù)。就其原因，除了作為一種新技術(shù)，它本身需要有一個技術(shù)改進和成熟，以及市場培育的過程 外，我們在長期應用Zigbee技術(shù)來解決實際問題的實踐中，還發(fā)現(xiàn)如下幾個十分重要，而在短期內(nèi)我們認為十分難以解決的問題：

1． Zigbee的核心技術(shù)之一，是動態(tài)組網(wǎng)和動態(tài)路由，即Zigbee網(wǎng)絡(luò)考慮了網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點增減變化，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點相隔一定時間，需要通過無線信號交流的方式重新組網(wǎng)，并在每一次將信息從一個節(jié)點發(fā)送到另一個節(jié)點時，需要掃描各種可能的路徑，從最短的路經(jīng)嘗試起，這就涉及到無線網(wǎng)絡(luò)的管理問題。而這 些，都需要占用大量的帶寬資源，并增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)目的增加和中轉(zhuǎn)次數(shù)增多。因而，盡管Zigbee的射頻傳輸速率是 250kbps， 但經(jīng)過多次中轉(zhuǎn)后的實際可用速率將大大降低，同時數(shù)據(jù)傳輸時延也將大大增加，無線網(wǎng)絡(luò)管理也就變得越麻煩。這也就是目前Zigbee網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸時的主 要問題。

2． Zigbee這個字，從英語的角度來分析，它是由“Zig”和“bee”兩個字組成。前者“Zig”中文的意思是“之“字形的路徑，后面一個英文單詞 “bee”就是蜜蜂的意思，我們的理解，Zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就是模仿蜜蜂信息傳遞的方式，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間信息的相互互傳，來將一個信息從一個節(jié)點傳 輸?shù)竭h處的另外一個節(jié)點。如果按一般標準Zigbee節(jié)點，在開闊空間每次數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)平均增加50米直線傳輸距離計算，傳輸500米直線距離需要中轉(zhuǎn)十次； 在室內(nèi)，由于Zigbee所使用的2.4 G的傳輸頻率，一般是通過信號反射來進行傳輸?shù)?，由于建筑物的遮擋，要傳輸一定的距離，往往需要使用較多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點來進行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，如上述第一條中的分 析，這對一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)來講，并不是一件簡單的事情。當然，我們也可使用放大器來增加Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的傳輸距離，然而，這必然要大大增加網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點的功耗和成本，失去了Zigbee低成本低功耗的本來目的。而且，在室內(nèi)使用這種方法來增加傳輸距離，效果也有限。顯然，一種通過中心點在室外，終端 模塊在室外的星狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)個更加合理。

3．Zigbee的核心技術(shù)之一，是每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，除了自身作為信息采集點和執(zhí)行來自中心的命令外，它還承擔著隨時來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)任務(wù)，這 樣，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的收發(fā)機必須隨時處于收發(fā)接收狀態(tài)，這就是說它的最低功耗至少在20mA左右，一般使用放大器的遠距離網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其耗電量一般在150mA左 右。這顯然很難使用電池驅(qū)動來保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的正常工作；

4．由于Zigbee中的每一個節(jié)點，都參與自動組網(wǎng)和動態(tài)路由的工作，因而每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的單片機也就相對復雜一些，成本自然也就高一些。另外，在Zigbee網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進行一些針對具體應用的開發(fā)工作的量也就大一些。

5．通信穩(wěn)定方面目前國內(nèi)Zigbee技術(shù)主要采用ISM頻段中的2.4G頻率，其衍射能力弱，穿墻能力弱。家居環(huán)境中，即使是一扇門，一扇窗，一堵非承重墻，也會讓信號大打折扣。當然，有些廠家會使用射頻功放，對2.4G信號進行放大，但是這樣會造成額外的輻射污染，同時也和ZIGBEE低功耗，節(jié)能的初衷背道而馳。

綜上所述，我們認為，Zigbee網(wǎng)絡(luò)，實際上在許多情況下，是犧牲了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，帶寬以及節(jié)點模塊的功耗，來換取在許多實際應用中，并不重要的動態(tài)組網(wǎng)和動態(tài)路由的功能，因為，在一般情況下，我們的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和數(shù)據(jù)傳輸途徑往往都是固定不變的。因而我們認為，當前Zigbee技術(shù)尚未解決的節(jié)點耗電問題，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低時延較長的問題，以及數(shù)據(jù)傳輸距離有限的問題，是當前Zigbee 技術(shù)難于得到很好推廣的根本原因。