ZigBee無線通信技術及其應用研究

薛韓勇

摘要：本文探討了Beige無線通信技術的基本原理，分析了ZigBee無線通信技術的特點，研究了ZigBee無線通信技術的應用。

關鍵詞：ZigBee無線通信技術;特點;應用

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）03-0020-01

0 引言

隨著網絡和通信技術的不斷發展，關于無線通信的需求日益漸增，人們更青睞于短程、廉價、低速的無線通信技術。現階段，無線通信技術可以說是美中不足，發展速度快，但也有很多缺點，比如：高成本，信號傳輸能力差。而隨著一種新的無線通信技術的出現，這些問題則迎刃而解，其不僅容量高，而且安全性能極佳，這也就是“ZigBee”技術[1]。無論現在還是將來，這項技術都有著非常重要的價值，應用范圍廣泛。

1 Beige無線通信技術的基本原理

ZigBee技術的基本原理：其主要是利用距離相對較短、能夠在短時間內實現使用者之間相互進行通信的目的。ZigBee無線通信技術的安全性、組網能力、軟件尋址等技術都是建立IEEE頒布的802.15.4無線標準基礎上。對于承載數據流量較小的業務，使用ZigBee無線通信技術尤為合適，其不僅可以支持地理定位功能，而且能夠嵌入各種設備。ZigBee具有極高的兼容性，所兼容的設備一般具有網狀的拓撲結構，這進一步擴大單個節點傳輸范圍，有利于進行市場定位，即工業、家庭以及醫學等領域均可應用無線通信。

2 ZigBee無線通信技術的特點

2.1 傳輸可靠性高

ZigBee的傳輸能力很高，原因在于其使用了CSMA-CA技術，是的數據在傳輸的過程中減少了沖突。且無論網絡傳輸量高或低，也基本很少出現沖突，這同時促進了整個網絡的流通性，以及流通量大增，因此確保了網絡數據傳輸的可靠和穩定。

2.2 網絡容量較大

簡單來說，ZigBee主要有星型、簇狀性和網狀性這三類拓撲結構。每種拓撲結構各不相同，但值得注意的是，其主節點所能管理的子節點，最多不超過255個，且都是逐層管理的，最終可以構成大約68000個節點的超大型網絡，因此ZigBee技術的網絡容量非常大。

2.3 安全性能佳

ZigBee無線通信技術主要利用了數據包完整、科學、可靠的檢測性能，做到功能三位一體：識別、支持認證以及簽權，同時也對AES-128加密型算法加以應用。基于此，ZigBee無線通信中的所有軟件、應用能夠快速、安全的對自身進行認證，安全使用。另外，其內部還致力于降低摩擦的可能性，留有足夠的空間，方便后續軟件擴充以及其他項目的安裝，很大程度上也減少了流量沖突。

2.4 成本極低

可以說，ZigBee無線通信技術的超低生產成本，是其能夠快速發展和普及使用的重要原因。生產一個常規ZigBee模塊，其只需要45元的成本，而且其自身無線通信技術的協議等都是不需要任何成本投入的。正因為低成本的優勢，ZigBee技術在市場上擁有超高的占有率和覆蓋率。

3 ZigBee無線通信技術的應用

3.1 醫院通信傳輸和醫療監控

一般來說，醫院建設良好的通信傳輸和醫療監控網絡顯得尤為重要。第一，為了協助護士更加高效的監察患者的動態以及醫生信息，必須建立一個數據管理中心，并且將這個數據管理中心設置在醫院的護士值班處。與此同時，為了連接和匯集來自整個醫院的信號與所有病房的信息，實現無線網絡數據的傳輸，必須要在數據管理中心設置一個ZigBee無線網絡的中心節點。在患者身上加設一個監護器，有利于實現對患者的動態監督，醫院也能再患者發生嚴重的身體情況時，接收到來自ZigBee無線路由器傳輸出的警報信息，做到第一時間處理和救治，高效便捷，這也是前所未有的重大突破。另外，患者的病床旁還應設置一個ZigBee的呼叫器或監護器。如有需要，患者可以按下傳呼器，其通過ZigBee無線網絡，將數據及時傳送到值班地點的數據管理中心，值班醫護人員因此能夠及時留意到呼叫信息并予以回應[2]。

3.2 城市軌道交通行業

當前，在大城市中，城市軌道交通非常普遍和常見，其極大的緩解了整個城市的交通緊張，尤其是分擔了道路交通的壓力。通常來說，列車行駛的安全性，與軌道交通中使用的設備與自身運行的情況有著很大的關系。因此，開展相關監測的工作，能夠有效的規避事故風險的發生。而ZigBee無線通信技術是目前監測工作最為常見的工具，其有著耗能低，而且低成本的優勢。除此之外，考慮到ZigBee無線通信技術自身的特點，偏向于短距離通信，因此必須要與傳輸速率較高的遠距離通信技術相結合，有利于更好的實行監測。之所以，ZigBee無線通信技術與GPRS技術通過兩者相結合，在軌道交通列車的監測中，實現了較遠傳輸距離、低成本、高安全性的列車實時監測。

3.3 智能家居無線控制網絡

隨著經濟的快速發展，人們對于生活質量的要求越來越高，這一點在對智能家居方面尤為顯著，因此也推動了智能家居的發展。與此同時，ZigBee無線技術在現代智能家居無線網絡控制中發揮了重要的作用[3]。

首先，無線網絡的構建主要是建立在現代互聯網的基礎之上，隨著當前建筑面積變大，這產生了距離上的問題亟待解決，而采用ZigBee無線控制技術則可以有效解決此問題。若要在家中設立好ZigBee無線控制網絡，設立好ARM型的家庭網絡控制開關是第一步，這樣才能有效控制家電。其次，為了實現所有家電和中心網絡控制開關的有效連接，進而實現所有數據的傳送，必須要找到合適的位置，然后在此安裝一臺ZigBee無線網絡路由器。而且ZigBee無線板塊必須要連接所有家電終端設施入，這樣才能在整個無線網絡中實現數據的相互交換。每個家電終端的操控系統完全能夠和中心網絡控制系統相聯合，此外，同時也可以實現遙感控制系統的單獨設立，例如，空調的開關、熱水器的開關等，在ZigBee無線控制網絡未出現的時候，這些都是難以想象的。

3.4 物流系統

隨著互聯網時代的到來，網絡市場交易變得極其普遍，當前的物流系統也需要無線信息技術作為支持。傳統的通信技術已無法滿足，而ZigBee無線通信技術則很好彌補傳統技術的缺陷，其可以有效確保物流行車與總部之間的信息傳輸。在傳輸過程中難免會受到一些外界干擾，但ZigBee無線通信技術具有極高的安全性和穩定性，確保網絡輸送不受影響。除此之外，考慮到倉儲物流中行車的具體地理位置并非是固定不變的，所以ZigBee無線通信技術能夠確保數據間的傳輸具有更高的靈動性。

4 結語

綜上所述，相比于傳統網絡技術，ZigBee無線通信技術的優勢更為顯著。除了能耗少、造價低，而且數據傳輸安全快速，現如今該技術在我們的生活生產中有著廣泛的應用。由此能夠看出，ZigBee無線通信技術的市場前景非常可觀，相信在時代的發展下，智能ZigBee無線通信網絡會得到更多的應用。

參考文獻

[1] 陳展.短距離無線通信關鍵技術及應用發展前景[J].科技傳播，2013（22）：200-201.

[2] 劉傳忠.ZigBee無線通信技術及其應用研究[J].通訊世界，2017（16）：86.

[3] 秦賢明.基于ZigBee的無線通信技術及其應用[J].中國新通信，2014（19）：65-66.