Zigbee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

閔玉峰

大慶市油田通信新技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，黑龍江大慶 163453

ZigBee，在中國(guó)被譯為“紫蜂”，是一種與藍(lán)牙相類(lèi)似的短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于傳感控制應(yīng)用并顯現(xiàn)出極大的生命力。對(duì)于我國(guó)蓬勃興起的物聯(lián)網(wǎng)而言，Zigbee技術(shù)有著極為重要的優(yōu)勢(shì)，并且這種優(yōu)勢(shì)，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的安全和讀取速度而言都意義重大。

1 Zigbee技術(shù)淺析

Zigbee最早來(lái)源于蜜蜂的“8”字舞，其中“Zig”表示蜜蜂在蜂窩上按照“8”字樣進(jìn)行爬行時(shí)候煽動(dòng)翅膀發(fā)出的嗡嗡聲，這種通過(guò)舞蹈行為來(lái)傳遞蜜源方位和距離信息的方式，和目前我們來(lái)進(jìn)行對(duì)某物體定位的信息相似，因此直接采用這一詞匯作為技術(shù)名稱(chēng)。

從技術(shù)層面上看，Zigbee是基于IEEE802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)組網(wǎng)、安全以及應(yīng)用軟件方面的通信技術(shù)，是一種以其近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本等特點(diǎn)而著稱(chēng)的雙向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。Zigbee普遍使用全球通用的2.4GHz頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且定義了物理層和標(biāo)準(zhǔn)媒體方位控制層上的相應(yīng)支持性應(yīng)用服務(wù)。

Zigbee技術(shù)方面的種種特性，決定了其在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中的重要地位。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，最為重要的一個(gè)部分就是對(duì)相應(yīng)數(shù)字標(biāo)簽的讀取技術(shù)，而Zigbee技術(shù)的有關(guān)特征對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言有著很好的應(yīng)用前景。從系統(tǒng)構(gòu)成角度看，有Zigbee技術(shù)參與的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)邏輯結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1。

圖1 典型的物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖

虛線框內(nèi)的部分，是Zigbee技術(shù)發(fā)揮作用的部分。Zigbee技術(shù)讓物體，包括車(chē)輛等相關(guān)設(shè)備機(jī)械等上面的電子標(biāo)簽與相應(yīng)的RFID（Radio Frequency Identification）射頻識(shí)別之間進(jìn)行必要的信息溝通。

在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意RFID閱讀器中已經(jīng)嵌入了Zigbee技術(shù)模塊，使得其能夠?qū)赯igbee技術(shù)的電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和信息傳輸。電子標(biāo)簽同RFID閱讀器之間依靠無(wú)線天線進(jìn)行信息傳輸，平時(shí)電子標(biāo)簽處于低耗能的睡眠模式，當(dāng)其進(jìn)入RFID閱讀器讀取范圍的時(shí)候，電子標(biāo)簽?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)截獲閱讀器發(fā)出的射頻能量來(lái)提取工作所需電能進(jìn)而被激活成為工作狀態(tài)，并向閱讀器發(fā)送必要的編碼信息。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，由于橫跨較大的地域限制，因此需要其他相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行輔助決策，首先一個(gè)必須的系統(tǒng)就是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)即GPRS（General Packet Radio Service)，它能夠確保分布在不同地域的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間能夠保持良好的信息聯(lián)通狀態(tài)，統(tǒng)一地提供無(wú)縫信息服務(wù)。

其次就是全球定位系統(tǒng)即GPS（Global Positioning System），它能夠提供精準(zhǔn)的地理信息支持整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行決策。此外，物聯(lián)網(wǎng)還應(yīng)當(dāng)支持根絕用戶(hù)的需要將電子標(biāo)簽通過(guò)RFID閱讀器獲取到的信息展示出來(lái)。

2 Zigbee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的典型應(yīng)用

相對(duì)于更為傳統(tǒng)的射頻識(shí)別技術(shù)而言，Zigbee技術(shù)具有很多傳統(tǒng)射頻技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。撇去較為常規(guī)的低成本不談，首先應(yīng)當(dāng)注意其低功耗特征，通常而言，Zigbee設(shè)備能夠依靠?jī)晒?jié)5號(hào)電池維持一年內(nèi)左右，相比之下藍(lán)牙以及其他短距離數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)就出現(xiàn)了較為明顯的局限性。其次Zigbee技術(shù)的傳輸時(shí)延短，激活工作狀態(tài)大約需要15ms，而接入網(wǎng)絡(luò)則需要大約30ms，這不僅僅意味著節(jié)能，更重要的是能夠在更短的時(shí)間內(nèi)傳輸更多的數(shù)據(jù)信息。

其次，大容量也是不能忽視的一個(gè)方面，隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)信息數(shù)量的獲取也開(kāi)始呈現(xiàn)出激增的趨勢(shì)，因此能夠攜帶更多信息的Zigbee技術(shù)也呈現(xiàn)出相應(yīng)的活力。最后，Zigbee技術(shù)提供了三級(jí)安全模式，包括無(wú)安全設(shè)定、使用接入控制列表、防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)稱(chēng)密碼，以靈活確定其安全屬性。

Zigbee技術(shù)的這些特征，能夠在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中起到強(qiáng)大的支持作用。物聯(lián)網(wǎng)最大的意義在于對(duì)行駛中的車(chē)輛和其他運(yùn)動(dòng)中物體的狀態(tài)進(jìn)行了解和控制，而處于運(yùn)動(dòng)中的物體，在進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，其停留在RFID閱讀器閱讀范圍內(nèi)的時(shí)間就相對(duì)較短，而在信息化發(fā)達(dá)的今天，卻面臨著越來(lái)越多需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。有鑒于此，對(duì)于電子標(biāo)簽閱讀的速度就成了物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中關(guān)心的首要問(wèn)題，而Zigbee技術(shù)的傳輸速度正是物聯(lián)網(wǎng)所需要的。

此外，Zigbee技術(shù)的安全機(jī)制對(duì)于數(shù)據(jù)的非法盜用問(wèn)題也有著一定的抵制作用。就目前而言，ZigBee技術(shù)還處于不斷的完善過(guò)程中，并且必將以其快速的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簇中占據(jù)一席之地。

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