為什么采用ZigBee來做智能家居？

智能家居應(yīng)用技術(shù)主要是布線、無線兩種。智能家居早期用有線技術(shù)，但是需要重新布線，造價(jià)很高并不適合平民消費(fèi)。現(xiàn)在采用無線技術(shù)，無須重新布線，可以分為紅外、藍(lán)牙、Wi-Fi，射頻，Z-wave和ZigBee幾種。

在2015 年小米發(fā)布了新款產(chǎn)品：小米智能家庭套裝。小米智能家庭套裝由多功能網(wǎng)關(guān)、人體傳感器、門窗傳感器和無線開關(guān)四個(gè)產(chǎn)品組成，它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是均支持 Zigbee 協(xié)議。

可能對于大部分人來說 ZigBee 協(xié)議有些陌生，ZigBee 是一個(gè)基于 IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)(2.4 Ghz 頻段)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。它也不是一個(gè)新鮮的產(chǎn)物了，早在 2004 年 Zigbee 聯(lián)盟就成立了。

”ZigBee“來源于 ZigZag ，是一種蜜蜂的肢體語言。當(dāng)蜜蜂新發(fā)現(xiàn)一片花叢后會用特殊”舞蹈“來告知同伴發(fā)現(xiàn)的食物種類及位置等信息，是蜜蜂群體間一種簡單、高效的傳遞信息方式，因此 ZigBee 也被稱為”紫蜂協(xié)議“。

ZigBee 的特點(diǎn)正如蜜蜂的「舞蹈」一樣：簡單高效。雖然 ZigBee 協(xié)議工作在 20～250 kbps 較低速率上，但足以應(yīng)對智能家居的低速傳輸需求。

那么，究竟是因?yàn)槭裁匆x擇ZigBee呢?

紅外是最常用最經(jīng)濟(jì)的一種短距離無線傳輸方式，像電視機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)等設(shè)備都是用的紅外控制，但是紅外設(shè)備都是直線接收的，必須發(fā)射器對著接收設(shè)備才可以，不可以轉(zhuǎn)彎，也無法穿透。最致命的缺點(diǎn)在于，很多時(shí)候它的信號是取反的，你不可能知道它的狀態(tài)，在遠(yuǎn)程控制的時(shí)候無法知道它的真實(shí)狀態(tài)，這個(gè)問題目前尚無法解決!

藍(lán)牙也是一種支持設(shè)備短距離通信(一般10m內(nèi))的無線電技術(shù)，能在包括移動電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦及其它相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。但這只是點(diǎn)對點(diǎn)的短距離通訊，而且功耗較高。連接設(shè)備也是有限的(理論上 7 個(gè)設(shè)備)，不能自組網(wǎng)。

對于體積小、安裝位置不固定的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說，要想獲得長久的續(xù)航時(shí)間，使用 Wi-Fi自然是不可行的，而且 Wi-Fi 技術(shù)在安全性方面也有所欠缺，這可能會成為懸在智能家居頭上的一把達(dá)摩克利斯之劍。

射頻，包括315M/433M/868M/915M，我們?nèi)粘Ｉ钪兴佑|到的搖控器除了紅外的就是射頻的了，電動窗簾、車庫門、汽車搖控等都是射頻的，特別是在電機(jī)控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣，而且那么多年用下來，技術(shù)也是相當(dāng)成熟了，是無線智能家居中一種最為主流的控制方式，不過由于它是點(diǎn)對點(diǎn)的，組網(wǎng)不太靈活，另外它的傳輸速度相對比較慢也是其一個(gè)很大的缺點(diǎn)。

而剩下的似乎只有 ZigBee 和 Z-Wave 協(xié)議可以選擇了。

雖然 Z-Wave 具有結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠的特點(diǎn)，但目前想獲得 Z-Wave 芯片的授權(quán)還比較困難，更為關(guān)鍵的是 Z-Wave 所用頻段(865.2MHz-956MHz)在我國是非民用的。所以對我國智能家居企業(yè)來說，ZigBee 協(xié)議更適合國內(nèi)使用的情況，選擇 ZigBee 協(xié)議一定是經(jīng)過深思熟也是必然的結(jié)果。

ZigBee 協(xié)議的特性：

ZigBee 協(xié)議的優(yōu)勢在于自組網(wǎng)能力，最多支持 65000 個(gè)設(shè)備組網(wǎng);對于智能家居來說，ZigBee 協(xié)議還有一個(gè)寶貴的優(yōu)點(diǎn)就是它的安全性很高，至今全球尚未出現(xiàn)一起破解先例。

①低功耗。在低耗電待機(jī)模式下，2節(jié)5號干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月，甚至更長。這是ZigBee的突出優(yōu)勢。相比較，藍(lán)牙能工作數(shù)周、WiFi可工作數(shù)小時(shí)。

②低成本。通過大幅簡化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10)，降低了對通信控制器的要求，按預(yù)測分析，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼，子功能節(jié)點(diǎn)少至4KB代碼，而且ZigBee免協(xié)議專利費(fèi)。每塊芯片的價(jià)格大約為2美元。

③低速率。ZigBee工作在20～250kbps的速率，分別提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。

④近距離。傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加發(fā)射功率后，亦可增加到1～3km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離。如果通過路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn)。

⑤短時(shí)延。ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，藍(lán)牙需要3～10s、WiFi 需要3 s。

⑥高容量。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn);同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。

⑦高安全。ZigBee提供了三級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用訪問控制清單(Access Control List， ACL) 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES 128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。