【技术分享】物联网ZigBee技术详解① — ZigBee简介

ZigBee是无线通信中最重要的无线协议之一，在各种物联网通信领域中得到广泛应用。那么ZigBee究竟是什么？它都有着什么特点，又适用于何种场景？本系列文章将为大家揭开ZigBee技术的神秘面纱。

  ZigBee的由来

ZigBee这个名字来源于蜜蜂（Bee）的Zig-Zag舞，这种舞蹈是蜜蜂群体之间一种简单高效的交流方式。当蜜蜂发现食物会返回蜂巢，通过舞蹈向同伴分享位置、方向、距离等信息。

ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通信技术，主要应用于距离近、功耗低且传输速率不高的各种设备之间的数据传输。ZigBee的基础是IEEE802.15.4标准。IEEE802.15.4标准只定义了物理层协议和MAC层协议，ZigBee联盟在此基础上对其网络协议层和API进行了标准化，还开发了安全层。经过ZigBee联盟对IEEE802.15.4的改进，最终形成了ZigBee协议栈。

图1ZigBee技术应用遍布全球

  ZigBee的特点

ZigBee技术有以下主要特点：

1. 低功耗：Zigbee网络节点设备工作周期较短，收发信息功率低，并且采用休眠模式，低功耗性能显著。
2. 短时延：通信延时和从休眠状态激活的延时都非常短，设备搜索延时为30ms，休眠激活延时为15ms，活动设备信道接入延时为15ms。
3. 低成本：ZigBee协议栈设计简单，协议免专利费，加之使用的频段无需付费，所以ZigBee产品的成本较低。
4. 网络容量大：一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳255个设备，而且网络组成灵活。网状结构的ZigBee网络中理论上可支持65535个节点。
5. 高可靠性：ZigBee采取了碰撞避免策略，避开了发送数据的竞争与冲突。MAC层采取了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，如果传输过程中出现问题可以进行重发。
6. 高安全：ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了AES-128加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。

致远电子推出的ZM21系列ZigBee模块支持MESH组网，休眠模式下电流仅有5.0uA，低功耗性能优越，工作温度范围为-40~85℃，可适用于多种工业应用场合。

ZigBee的工作频段

ZigBee工作在以下三个频段：

• 2.4GHz频段：该频段为全球通用频段，分为16个信道，最大数据传输速率为250Kbps；
• 915MHz频段：该频段仅在美洲地区使用，分为10个信道，最大数据传输速率为40Kbps；
• 868MHz频段：该频段仅在欧洲地区使用，仅有1个信道，最大数据传输速率为20Kbps；

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