ZigBee模块的功能是什么?

ZigBee模块的功能是什么?,第1张

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。

百度百科上对于ZigBee的介绍是这样的:

ZigBee是基于IEEE802154标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。

zigbee技术和wifi、蓝牙可以有个对比。注重低功耗、短距离、低速率。应用现在不广泛,主要在工业物联网和智能家具这两大块。

蓝牙现在最多只能1对8,不能自由组网。而且芯片还贵,不能穿墙。不能群控,工业用不行。单对单的工业用来干什么?wifi成本的问题,加上功耗大。

zigbee工业用很方便,就是现在开发配套的少,因为出的时间晚。现在和蓝牙、wifi在“斗狠”,因后两者在手机上的普及,使得zigbee发展略微“艰苦”。最新的蓝牙标准也实现了超底功耗,wifi也在努力,这让zigbee面临严重的压力。还好,zigbee是开源的,可以自己修改协议,这点算是优势吧。我老师说,物联网中,zigbee不是最好的选择,最好的当然是蓝牙和wifi(这就是市场占有率的优势!),可是在资源有限的情况下,zigbee是最好的选择。

ZigBee本身是一种新的系统集成技术,应用软件的开发必须和网络传输、射频技术和底层软硬件控制技术结合在一起,把ZigBee技术应用到物联网中,能发挥ZigBee的技术优势,随着物联网技术的发展成熟,ZigBee技术的应用将会得到广泛关注。

物联网的关键技术主要包括:无线传感器网络、ZigBee、M2M技术、RFID技术、NFC技术、低能耗蓝牙技术。

1、无线传感器网络:无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。

WSN中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

2、ZigBee:ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。

3、M2M技术:M2M全称Machine to Machine,是指数据从一台终端传送到另一台终端,也就是机器与机器的对话。

M2M应用系统构成有智能化机器、M2M硬件、通信网络、中间件。M2M应用领域有、家庭应用领域、工业应用领域、零售和支付领域、物流运输行业、医疗行业。

4、RFID技术:无线射频识别即射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID),是自动识别技术的一种,通过无线射频方式进行非接触双向数据通信。

利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写,从而达到识别目标和数据交换的目的,其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。

5、NFC技术:NFC英文全称Near Field Communication,近距离无线通信。与RFID一样,NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递,但两者之间还是存在很大的区别。

首先,NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术,其传输范围比RFID小,RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米,但由于NFC采取了独特的信号衰减技术,相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。

其次,NFC与现有非接触智能卡技术兼容,已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。

6、低能耗蓝牙技术:蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy,或称Bluetooth LE、BLE,旧商标Bluetooth Smart)也称低功耗蓝牙,是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术,旨在用于医疗保健、运动健身、信标、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。

相较经典蓝牙,低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。

不少物联网装置都同时加入多种规范,例如同时支援亚马逊Alexa、GoogleHome、苹果HomeKit连接规范,但若是与其中一种连接规范绑定,就无法被其他连接规范装置使用,对于一般连网家庭可能同时使用不同品牌装置情况,实际上还是会面临部分装置无法串接互连的尴尬情况。

苹果、亚马逊、Google在内业者稍早宣布与ZigBee联盟(ZigBeeAlliance)共同宣布,将提出名为「ProjectConnectedHomeoverIP」的技术规格,借此让不同物联网连接规范能彼此互通。

由于目前多数物联网装置均以不同规范运作,同时多半无法彼此连接互通,在部分情况甚至必须透过其他方式桥接才能达成彼此互连效果。

为了改善此类问题,不少物联网装置必须同时加入多种规范,例如昕诺飞(Signify)推出的PhilipsHue系列灯具,本身就同时支援亚马逊Alexa、GoogleHome、苹果HomeKit连接规范,但若是与其中一种连接规范绑定,就无法被其他连接规范装置使用,对于一般连网家庭可能同时使用不同品牌装置情况,实际上还是会面临部分装置无法串接互连的尴尬情况。

因此,除了LINEThings透过Beacon及蓝牙方式,让连网装置能以JavaScript标准网页技术彼此连接,此次由ZigBee联盟主导,并且由旗下会员如IKEA、Legrand、恩智浦、Reso、三星旗下SmartThings、施耐德电机、昕诺飞、SiliconLabs、Somfy,以及中国南京物联加入的「ProjectConnectedHomeoverIP」技术规格,则是以网路IP技术为基础,让所有连网装置能彼此安全互连。

而在苹果、亚马逊与Google大型物联网应用业者也加入推动「ProjectConnectedHomeoverIP」技术规格,预期将可让多数物联网装置能够彼此串接,而预期未来也可能吸引诸如小米在内同样推行大量物联网装置的业者加入。

「ProjectConnectedHomeoverIP」技术规格初期将会聚焦在诸如烟雾侦测设备,以及针对居家安全监控设备,预计在2020年下半年以开源形式对外公开使用,并且呼吁更多物联网装置业者加入支持。

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

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。

80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee

ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。


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