Zigbee与物联网传感器技术的关系？

物联网传感器在布局的时候，会产生规模巨大、短距离传输需求高的现象，而且是必须解决的问题。如果采用移动网络（GPRS/cdma）会产生大量运营费用。
而Zigbee就是解决这个问题短距离传输传感器数据的一个技术。
但是，经过我几年来的实际工程案例来看，Zigbee通讯业也有其不可忽视的问题，如稳定性差、距离太短、容易被干扰等。后来，我们是采用了自主研发的通讯技术，才得以解决上述问题。这是后话了。

分别说下吧：
1、WiFi：WiFi技术是目前传输速度最快的的技术，产品成本较低，在目前的生活中较为普及，最方便的是只需要购买元件连上WiFi网络就能使用。所以目前基于WiFi技术的智能家居产品占的市场份额最大。缺点是安全性差，稳定性弱，功耗大，可连接的设备有限。WiFi网络的实际规模一般不会超过16个，而在智能家居的发展中，开关、照明、家电的数量肯定会远远多于16个，所以WiFi有它的优势，但局限性也很大，限制了发展。
2、ZigBee：关于ZigBee这项技术目前网上的争议比较大，大家撕的比较厉害，作为一个看客看的也比较爽，但是现在的能力有限，也看不出来谁说的比较有道理，这里就把正方和反方的观点都贴出来，大家自己判断
先介绍一下ZigBee技术的概述，ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，ZigBee可以工作在24GH（全球）、868MHz（欧洲）、915MHz（美国）3个频段上，最高250Kbit/s，最低20Kbit/s，传输距离在10-75M之间，ZigBee的安全性是公认的比较好的，采用AES-128加密方式，另外，ZigBee网络的自组织网和自愈能力强。
上面对ZigBee技术做了一个简单的介绍，下面开始介绍反方的观点：关于成本的问题反方的观点是ZIGBEE芯片出货量比较大的TI公司的CC2430，CC2530以及Freescale的MC1319X，MC1322X系列，其成本均在2~3美金左右，再考虑到其他外围器件和相关24G射频器件，BOM成本难以低于10美金。在淘宝查了一下确实ZigBee的芯片价格在RMB20元以上，其他的外围器件加起来估计要超过RMB50元，这样的成本在价格上在智能家居上确实略高。
另外一个是通信的稳定性，目前在国内ZigBee技术的主要采用ISM频段的24GHz，衍射能力弱，穿墙能力弱，容易受到障碍物的影响，而且容易受到同频段的WiFi和蓝牙的干扰。
另一个是自组网的实用性，自组网原本的优点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络，并且在某一个节点移动后能够自动的重新感知，组成网络。但是在家庭的实际应用中，开关、照明、窗帘、防盗器等在安装完毕后基本不会移动，所以反方的观点认为自组网的有点没有作用。
最后一个吐槽的点是ZigBee的网络容量，ZigBee支持高达65000个节点，但是在家庭的使用中可能不会超过100个，所以这个也没有实用的价值。（个人认为这条观点站不住脚，有备无患总是好的）
后面的是正方公正的反驳反方的观点：
关于成本，说ZigBee的成不高，但是跟wifi比起来成本已经很低了，常见的wifi芯片都只是射频前端加上基带，所有的协议栈都是在主机MCU/CPU完成的，并且绝大多数这些MCU/CPU都是需要跑linux的，所以都是2颗芯片的方案，所以必须加一起算成本。而单芯片的wifi解决方案现在也有，但是成本高到吓人，单卖7~10美金，批量的也要5美金左右，并且其也不支持大数据量。（虽然不知道正方为啥只和wifi去比，可能wifi的成不最高，但是这样也不能体现ZigBee的成不优势啊）
关于通信，反方的观点的是24GHz的频段穿墙都弱，wifi、蓝牙都是一样的（居然这么红果果的承认了），墙体会大大降低信号强度，但是ZigBee的优势在于网络结构，可以一跳一跳的向外衍生，每多一个节点，就相当于有了一个中继器，可以把通信方位扩大1倍。而wifi和蓝牙的通信距离看的是直接通信距离，也就是天线的好坏。
自组网的功能除了上面讲的扩展通信的范围外，正方的观点还认为未来的智能家居不可能只用于开关、插座、冰箱这些静物上面，还会有传感器、遥控、扫地机器人之类的移动物体。
关于容量的问题还是跟wifi进行的比较，反方认为容量过大，但是wifi能够连接超过100个的的设备吗？答案是不能。所以容量大还是有好处的。
以上的就是正方和反方的所有有用的观点了，虽然都比较片面，但还是可以参考一下。
3、Z-wave：Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为90842MHz(美国)~86842MHz(欧洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为96 kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄带宽应用场合。
Z-Wave的优势Z-Wave采用了动态路由技术，每个Slave内部都存有一个路由表，该路由表由Controller写入。存储信息为该Slave入网时，周边存在的其他Slave的NodeID。这样每个Slave都知道周围有哪些Slaves，而Controller存储了所有Slaves的路由信息。这样包在发送的时候已经规定好了通过的路径。
但是缺点也很明显，一是能容纳的节点较少，理论值为256个，实际上很多厂商只能做到容纳20-30个。二是树状组网结构，一旦树枝上端断掉，下端的所有设备将无法与网关通信。三是没有加密方式，安全性较差。还有一个需要关注的点是Z-Wave所用的频段在我国是非民用的，所以Z-Wave的智能家居更多的还是用在海外。
另外，Z-Wave的标准是独立开发的私有无线标准，不像其他无线标准那样开放。

ZigBee 模块是一种物联网无线数据终端，利用ZigBee网络为用户提供无线数据传输功能。
该产品采用高性能的工业级ZigBee方案，提供SMT与DIP接口，可直接连接TTL接口设备，实现数据透明传输功能；低功耗设计，最低功耗小于1mA；提供6路I/O，可实现数字量输入输出、脉冲输出；其中有3路I/O还可实现模拟量采集、脉冲计数等功能。
该产品已广泛应用于物联网产业链中的M2M行业，如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。
应用设计
1采用高性能工业级ZigBee芯片
2低功耗设计，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗
3电源输入（DC 20～36V）
稳定可靠
1WDT看门狗设计，保证系统稳定
2提供TTL串行接口，SPI接口。
3天线接口防雷保护（可选）
标准易用
1采用20的SMA与DIP接口，特别适合于不同用户的应用需求。
2提供TTL接口可直接连相同电压的TTL串口设备
3智能型数据模块，上电即可进入数据传输状态
4使用方便，灵活，多种工作模式选择
5方便的系统配置和维护接口
6支持串口软件升级和远程维护
功能强大
1支持ZigBee无线短距离数据传输功能
2具备中继路由和终端设备功能
3支持点对点、点对多点、对等和Mesh网络
4网络容量大：65535个节点
5节点类型灵活：中心节点、路由节点、终端节点可任意设置；
6发送模式灵活：广播发送或目标地址发送模式可选
7通信距离大
8提供6路I/O，可实现6路数字量输入输出；兼容6路脉冲输出、3路模拟量输入、3路脉冲计数功能

首先，什么是ZigBee：
ZigBee 是一种基于标准的远程监控、控制和传感器网络应用技术。为满足人们对支持低数据速率、低功耗、安全性和可靠性，而且经济高效的标准型无线网络解决方案的需求，ZigBee 标准应运而生。核心市场是消费类电子产品、能源管理和效率、医疗保健、家庭自动化、电信服务、楼宇自动化以及工业自动化。

其次，什么是ZigBee模块：
围绕ZigBee芯片技术推出的外围电路，称之为“ZigBee模块”，常见的ZigBee模块都是遵循IEEE802154的国际标准，并且运行在24GHZ的频段上，另外，欧洲的标准是868MHZ、北美是915MHZ。ZigBee模块的产品如四信F8913C、F8913D等一系列产品。

最后，ZigBee模块的功能是：
目前ZigBee模块更多是替代原有有线的控制方式，而采用无线控制，做到节约布线，突破距离控制限制，并且通过组建网络实现设备间的联动。

目前已知的ZigBee产品已广泛应用于物联网产业链中的 M2M 行业，如智能电网、 智能交通、智能家居、金融、移动 POS 终端、供应链自动化、工业 自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、 遥感勘测、军事、空间探索、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。

1、LoRa技术

LoRa简介：

物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有24GHz的WiFi，蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术，优缺点非常明显，可如下图总结。在低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。

LoRa技术具有远距离、低功耗（电池寿命长）、多节点、低成本的特性。

2、ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

ZigBee是一种无线连接，可工作在24GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。

作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：

(1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。

(2) 成本低： ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到15—25美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

(3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。

(4) 网络容量大： 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254

个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。

(5) 可靠: 采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用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) 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的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

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