1、簡介
在藍牙技術的使用過程中，人們發現藍牙技術盡管有許多優點，但仍存在許多缺陷。對工業，家庭自動化控制和遙測遙控領域而言，藍牙技術顯得太復雜，功耗大，距離近，組網規模太小等，……而工業自動化對無線通信的需求越來越強烈。正因此，經過人們長期努力，Zigbee協議在2003年中通過后，于2004正式問世了。
ZigBee技術是一種應用于短距離范圍內，低傳輸數據速率下的各種電子設備之間的無線通信技術。ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來通知發現的新食物源的位置、距離和方向等信息，以此作為新一代無線通訊技術的名稱。ZigBee過去又稱為“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”無線電技術，目前統一稱為Zigbee技術。
2、ZigBee是什么
ZigBee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺，十分類似現有的移動通信的CDMA網或GSM網，每一個ZigBee網絡數傳模塊類似移動網絡的一個基站，在整個網絡范圍內，它們之間可以進行相互通信；每個網絡節點間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個ZigBee網絡還可以與現有的其它的各種網絡連接。例如，你可以通過互聯網在北京監控云南某地的一個ZigBee控制網絡。
不同的是，ZigBee網絡主要是為自動化控制數據傳輸而建立，而移動通信網主要是為語音通信而建立；每個移動基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個ZigBee"基站"卻不到1000元人民幣；每個ZigBee 網絡節點不僅本身可以與監控對對象，例如傳感器連接直接進行數據采集和監控，它還可以自動中轉別的網絡節點傳過來的數據資料；除此之外，每一個ZigBee網絡節點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內，和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點（RFD）無線連接。
每個ZigBee網絡節點（FFD和RFD）可以可支持多到31個的傳感器和受控設備，每一個傳感器和受控設備終可以有8種不同的接口方式�？梢圆杉蛡鬏敂底至亢湍M量。
3、ZigBee技術的特點
ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。自從馬可尼發明無線電以來，無線通信技術一直向著不斷提高數據速率和傳輸距離的方向發展。例如：廣域網范圍內的第三代移動通信網絡（3G）目的在于提供多媒體無線服務，局域網范圍內的標準從IEEE802.11的1Mbit/s到IEEE802.11g的54Mbit/s的數據速率。而當前得到廣泛研究的ZigBee技術則致力于提供一種廉價的固定、便攜或者移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線通信技術。這種無線通信技術具有如下特點：
功耗低：工作模式情況下，ZigBee技術傳輸速率低，傳輸數據量很小，因此信號的收發時間很短，其次在非工作模式時，ZigBee節點處于休眠模式。設備搜索時延一般為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設備信道接入時延為15ms。由于工作時間較短、收發信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節點非常省電，ZigBee節點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右。同時，由于電池時間取決于很多因素，例如：電池種類、容量和應用場合，ZigBee技術在協議上對電池使用也作了優化。對于典型應用，堿性電池可以使用數年，對于某些工作時間和總時間（工作時間+休眠時間）之比小于1%的情況，電池的壽命甚至可以超過10年。
數據傳輸可靠：ZigBee的媒體接入控制層（MAC層）采用talk-when-ready的碰撞避免機制。在這種完全確認的數據傳輸機制下，當有數據傳送需求時則立刻傳送，發送的每個數據包都必須等待接收方的確認信息，并進行確認信息回復，若沒有得到確認信息的回復就表示發生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統信息傳輸的可靠性。同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。同時ZigBee針對時延敏感的應用做了優化，通信時延和休眠狀態激活的時延都非常短。
網絡容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使它非常適宜支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡化功能器件（RFD）。對全功能器件，要求它支持所有的49個基本參數。而對簡化功能器件，在最小配置時只要求它支持38個基本參數。一個全功能器件可以與簡化功能器件和其他全功能器件通話，可以按3種方式工作，分別為：個域網協調器、協調器或器件。而簡化功能器件只能與全功能器件通話，僅用于非常簡單的應用。一個ZigBee的網絡最多包括有255個ZigBee網路節點，其中一個是主控（Master）設備，其余則是從屬（Slave）設備。若是通過網絡協調器（Network Coordinator），整個網絡最多可以支持超過64000個ZigBee網路節點，再加上各個Network Coordinator可互相連接，整個ZigBee網絡節點的數目將十分可觀。
兼容性：ZigBee技術與現有的控制網絡標準無縫集成。通過網絡協調器（Coordinator）自動建立網絡，采用載波偵聽/沖突檢測（CSMA-CA）方式進行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協議。
安全性：Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，在數據傳輸中提供了三級安全性。第一級實際是無安全方式，對于某種應用，如果安全并不重要或者上層已經提供足夠的安全保護，器件就可以選擇這種方式來轉移數據。對于第二級安全級別，器件可以使用接入控制清單（ACL）來防止非法器件獲取數據，在這一級不采取加密措施。第三級安全級別在數據轉移中采用屬于高級加密標準（AES）的對稱密碼。AES可以用來保護數據凈荷和防止攻擊者冒充合法器件，各個應用可以靈活確定其安全屬性。
實現成本低：模塊的初始成本估計在6美元左右，很快就能降到1.5-2.5美元，且Zigbee協議免專利費用。目前低速低功率的UWB芯片組的價格至少為20美元。而ZigBee的價格目標僅為幾美分。低成本對于ZigBee也是一個關鍵的因素。
時延短： 通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延30ms,休眠激活的時延是15ms, 活動設備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術適用于對時延要求苛刻的無線控制（如工業控制場合等）應用。
4、ZigBee協議框架
Zigbee是一組基于IEEE批準通過的802.15.4無線標準研制開發的組網、安全和應用軟件方面的技術標準。與其他無線標準如802.11或802.16不同，Zigbee和802.15.4以250Kbps的最大傳輸速率承載有限的數據流量。ZigBee V1.0版本的網絡標準連同燈光控制設備描述已于2004年底推出，其它應用領域及相關設備的描述也會在隨后的時間里陸續發布。如圖1所示。
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圖1ZigBee協議框架 在標準規范的制訂方面，主要是IEEE 802.15.4小組與ZigBee Alliance兩個組織，兩者分別制訂硬件與軟件標準，兩者的角色分工就如同IEEE 802.11小組與Wi-Fi之關系。在IEEE 802.15.4方面，2000年12月IEEE成立了802.15.4小組，負責制訂MAC與PHY（物理層）規范，在2003年5月通過802.15.4標準，802.15.4任務小組目前在著手制訂802.15.4b標準，此標準主要是加強802.15.4標準，包括：解決標準有爭議的地方、降低復雜度、提高適應性并考慮新頻段的分配等。ZigBee建立在802.15.4標準之上，它確定了可以在不同制造商之間共享的應用綱要。802.15.4僅僅定義了實體層和介質訪問層，并不足以保證不同的設備之間可以對話，于是便有了ZigBee聯盟。
ZigBee兼容的產品工作在IEEE802.15.4的PHY上，其頻段是免費開放的，分別為2.4GHz（全球）、915MHz（美國）和868MHz（歐洲）。采用ZigBee技術的產品可以在2.4GHz上提供250kbit/s（16個信道）、在915MHz提供40kbit/s（10個信道）和在868MHz上提供20kbit/s（1個信道）的傳輸速率。傳輸范圍依賴于輸出功率和信道環境，介于10m到100m之間，一般是30m左右。由于ZigBee使用的是開放頻段，已有多種無線通訊技術使用。因此為避免被干擾，各個頻段均采用直接序列擴頻技術。同時，PHY的直接序列擴頻技術允許設備無需閉環同步。
在這3個不同頻段，都采用相位調制技術，2.4GHz采用較高階的QPSK調制技術以達到250kbit/s的速率，并降低工作時間，以減少功率消耗。而在915MHz和868MHz方面，則采用BPSK的調制技術。相比較2.4GHz頻段，900MHz頻段為低頻頻段，無線傳播的損失較少，傳輸距離較長，其次此頻段過去主要是室內無繩電話使用的頻段，現在因室內無繩電話轉到2.4GHz，干擾反而比較少。
在MAC層上，主要沿用WLAN中802.11系列標準的CSMA/CA方式，以提高系統兼容性，所謂的CSMA/CA是在傳輸之前，會先檢查信道是否有數據傳輸，若信道無數據傳輸，則開始進行數據傳輸，若產生碰撞，則稍后一段時間重傳。
在網絡層方面，ZigBee聯盟制訂可以采用星形和網狀拓撲，也允許兩者的組合，稱為叢集樹狀。根據節點的不同角色，可分為全功能設備（Full-FunctionDevice；FFD）與精簡功能設備（Reduced-Function Device；RFD）。相較于FFD，RFD的電路較為簡單且存儲體容量較小。FFD的節點具備控制器（Controller）的功能，能夠提供數據交換，而RFD則只能傳送數據給FFD或從FFD接收數據。
ZigBee協議套件緊湊且簡單，具體實現的硬件需求很低，8位微處理器80c51即可滿足要求，全功能協議軟件需要32K字節的ROM，最小功能協議軟件需求大約4K字節的ROM。
ZigBee-WiFi二者對比及各優勢
： 硬件內存需求對比：ZigBee：32~64KB+；WiFi：1MB+；ZigBee硬件需求低。
電池供電上電可持續時間對比：ZigBee：100~1000天；WiFi：1~5天；ZigBee功耗低。 傳輸距離對比（一般用法，無大功率天線發射裝置）：ZigBee：1~1000M；WiFi：1~100M；ZigBee傳輸距離長。ZigBee劣勢： 網絡帶寬對比：ZigBee：20~250KB/s；WiFi：11000KB/s；ZigBee帶寬低，傳輸慢。 摘抄：
相同點：
1.二者都是短距離的無線通信技術；
2.都是使用2.4GHz頻段
3.都是采用DSSS技術；
區別：
1.傳輸速度不同。 ZigBee的傳輸速度不高（<250Kbps），但是功耗很低，使用電池供電一般能用3個月以上；WiFi，就是常說的無線局域網，速率大（11Mbps），功耗也大，一般外接電源；
2.應用場合不同。 ZigBee用于低速率、低功耗場合，比如無線傳感器網絡，適用于工業控制、環境監測、智能家居控制等領域。WiFi，一般是用于覆蓋一定范圍（如1棟樓）的無線網絡技術（覆蓋范圍100米左右）。表現形式就是我們常用的無線路由器。在一棟樓內布設1個無線路由器，樓內的筆記本電腦（帶無線網卡），基本都可以無線上網了。
3.市場現狀 ZigBee作為一種新興技術，自04年發布第一個版本的標準以來，正處在高速發展和推廣當中；目前因為成本、可靠性方面的原因，還沒有大規模推廣；WiFi，技術成熟很多，應用也很多了。 總體上說，二者的區別較大，市場定位不同，相互之間的競爭不是很大。只不過二者在技術上有共同點，二者的相互干擾還是比較大的，尤其是WiFi對于ZigBee的干擾。
1、簡介
在藍牙技術的使用過程中，人們發現藍牙技術盡管有許多優點，但仍存在許多缺陷。對工業，家庭自動化控制和遙測遙控領域而言，藍牙技術顯得太復雜，功耗大，距離近，組網規模太小等，……而工業自動化對無線通信的需求越來越強烈。正因此，經過人們長期努力，Zigbee協議在2003年中通過后，于2004正式問世了。
ZigBee技術是一種應用于短距離范圍內，低傳輸數據速率下的各種電子設備之間的無線通信技術。ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來通知發現的新食物源的位置、距離和方向等信息，以此作為新一代無線通訊技術的名稱。ZigBee過去又稱為“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”無線電技術，目前統一稱為Zigbee技術。
2、ZigBee是什么
ZigBee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺，十分類似現有的移動通信的CDMA網或GSM網，每一個ZigBee網絡數傳模塊類似移動網絡的一個基站，在整個網絡范圍內，它們之間可以進行相互通信；每個網絡節點間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個ZigBee網絡還可以與現有的其它的各種網絡連接。例如，你可以通過互聯網在北京監控云南某地的一個ZigBee控制網絡。
不同的是，ZigBee網絡主要是為自動化控制數據傳輸而建立，而移動通信網主要是為語音通信而建立；每個移動基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個ZigBee"基站"卻不到1000元人民幣；每個ZigBee 網絡節點不僅本身可以與監控對對象，例如傳感器連接直接進行數據采集和監控，它還可以自動中轉別的網絡節點傳過來的數據資料；除此之外，每一個ZigBee網絡節點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內，和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點（RFD）無線連接。
每個ZigBee網絡節點（FFD和RFD）可以可支持多到31個的傳感器和受控設備，每一個傳感器和受控設備終可以有8種不同的接口方式�？梢圆杉蛡鬏敂底至亢湍M量。
3、ZigBee技術的特點
ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。自從馬可尼發明無線電以來，無線通信技術一直向著不斷提高數據速率和傳輸距離的方向發展。例如：廣域網范圍內的第三代移動通信網絡（3G）目的在于提供多媒體無線服務，局域網范圍內的標準從IEEE802.11的1Mbit/s到IEEE802.11g的54Mbit/s的數據速率。而當前得到廣泛研究的ZigBee技術則致力于提供一種廉價的固定、便攜或者移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線通信技術。這種無線通信技術具有如下特點：
功耗低：工作模式情況下，ZigBee技術傳輸速率低，傳輸數據量很小，因此信號的收發時間很短，其次在非工作模式時，ZigBee節點處于休眠模式。設備搜索時延一般為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設備信道接入時延為15ms。由于工作時間較短、收發信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節點非常省電，ZigBee節點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右。同時，由于電池時間取決于很多因素，例如：電池種類、容量和應用場合，ZigBee技術在協議上對電池使用也作了優化。對于典型應用，堿性電池可以使用數年，對于某些工作時間和總時間（工作時間+休眠時間）之比小于1%的情況，電池的壽命甚至可以超過10年。
數據傳輸可靠：ZigBee的媒體接入控制層（MAC層）采用talk-when-ready的碰撞避免機制。在這種完全確認的數據傳輸機制下，當有數據傳送需求時則立刻傳送，發送的每個數據包都必須等待接收方的確認信息，并進行確認信息回復，若沒有得到確認信息的回復就表示發生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統信息傳輸的可靠性。同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。同時ZigBee針對時延敏感的應用做了優化，通信時延和休眠狀態激活的時延都非常短。
網絡容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使它非常適宜支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡化功能器件（RFD）。對全功能器件，要求它支持所有的49個基本參數。而對簡化功能器件，在最小配置時只要求它支持38個基本參數。一個全功能器件可以與簡化功能器件和其他全功能器件通話，可以按3種方式工作，分別為：個域網協調器、協調器或器件。而簡化功能器件只能與全功能器件通話，僅用于非常簡單的應用。一個ZigBee的網絡最多包括有255個ZigBee網路節點，其中一個是主控（Master）設備，其余則是從屬（Slave）設備。若是通過網絡協調器（Network Coordinator），整個網絡最多可以支持超過64000個ZigBee網路節點，再加上各個Network Coordinator可互相連接，整個ZigBee網絡節點的數目將十分可觀。
兼容性：ZigBee技術與現有的控制網絡標準無縫集成。通過網絡協調器（Coordinator）自動建立網絡，采用載波偵聽/沖突檢測（CSMA-CA）方式進行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協議。
安全性：Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，在數據傳輸中提供了三級安全性。第一級實際是無安全方式，對于某種應用，如果安全并不重要或者上層已經提供足夠的安全保護，器件就可以選擇這種方式來轉移數據。對于第二級安全級別，器件可以使用接入控制清單（ACL）來防止非法器件獲取數據，在這一級不采取加密措施。第三級安全級別在數據轉移中采用屬于高級加密標準（AES）的對稱密碼。AES可以用來保護數據凈荷和防止攻擊者冒充合法器件，各個應用可以靈活確定其安全屬性。
實現成本低：模塊的初始成本估計在6美元左右，很快就能降到1.5-2.5美元，且Zigbee協議免專利費用。目前低速低功率的UWB芯片組的價格至少為20美元。而ZigBee的價格目標僅為幾美分。低成本對于ZigBee也是一個關鍵的因素。
時延短： 通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延30ms,休眠激活的時延是15ms, 活動設備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術適用于對時延要求苛刻的無線控制（如工業控制場合等）應用。
4、ZigBee協議框架
Zigbee是一組基于IEEE批準通過的802.15.4無線標準研制開發的組網、安全和應用軟件方面的技術標準。與其他無線標準如802.11或802.16不同，Zigbee和802.15.4以250Kbps的最大傳輸速率承載有限的數據流量。ZigBee V1.0版本的網絡標準連同燈光控制設備描述已于2004年底推出，其它應用領域及相關設備的描述也會在隨后的時間里陸續發布。如圖1所示。
圖1ZigBee協議框架
在標準規范的制訂方面，主要是IEEE 802.15.4小組與ZigBee Alliance兩個組織，兩者分別制訂硬件與軟件標準，兩者的角色分工就如同IEEE 802.11小組與Wi-Fi之關系。在IEEE 802.15.4方面，2000年12月IEEE成立了802.15.4小組，負責制訂MAC與PHY（物理層）規范，在2003年5月通過802.15.4標準，802.15.4任務小組目前在著手制訂802.15.4b標準，此標準主要是加強802.15.4標準，包括：解決標準有爭議的地方、降低復雜度、提高適應性并考慮新頻段的分配等。ZigBee建立在802.15.4標準之上，它確定了可以在不同制造商之間共享的應用綱要。802.15.4僅僅定義了實體層和介質訪問層，并不足以保證不同的設備之間可以對話，于是便有了ZigBee聯盟。
ZigBee兼容的產品工作在IEEE802.15.4的PHY上，其頻段是免費開放的，分別為2.4GHz（全球）、915MHz（美國）和868MHz（歐洲）。采用ZigBee技術的產品可以在2.4GHz上提供250kbit/s（16個信道）、在915MHz提供40kbit/s（10個信道）和在868MHz上提供20kbit/s（1個信道）的傳輸速率。傳輸范圍依賴于輸出功率和信道環境，介于10m到100m之間，一般是30m左右。由于ZigBee使用的是開放頻段，已有多種無線通訊技術使用。因此為避免被干擾，各個頻段均采用直接序列擴頻技術。同時，PHY的直接序列擴頻技術允許設備無需閉環同步。
在這3個不同頻段，都采用相位調制技術，2.4GHz采用較高階的QPSK調制技術以達到250kbit/s的速率，并降低工作時間，以減少功率消耗。而在915MHz和868MHz方面，則采用BPSK的調制技術。相比較2.4GHz頻段，900MHz頻段為低頻頻段，無線傳播的損失較少，傳輸距離較長，其次此頻段過去主要是室內無繩電話使用的頻段，現在因室內無繩電話轉到2.4GHz，干擾反而比較少。
在MAC層上，主要沿用WLAN中802.11系列標準的CSMA/CA方式，以提高系統兼容性，所謂的CSMA/CA是在傳輸之前，會先檢查信道是否有數據傳輸，若信道無數據傳輸，則開始進行數據傳輸，若產生碰撞，則稍后一段時間重傳。
在網絡層方面，ZigBee聯盟制訂可以采用星形和網狀拓撲，也允許兩者的組合，稱為叢集樹狀。根據節點的不同角色，可分為全功能設備（Full-FunctionDevice；FFD）與精簡功能設備（Reduced-Function Device；RFD）。相較于FFD，RFD的電路較為簡單且存儲體容量較小。FFD的節點具備控制器（Controller）的功能，能夠提供數據交換，而RFD則只能傳送數據給FFD或從FFD接收數據。
ZigBee協議套件緊湊且簡單，具體實現的硬件需求很低，8位微處理器80c51即可滿足要求，全功能協議軟件需要32K字節的ROM，最小功能協議軟件需求大約4K字節的ROM。
ZigBee-WiFi二者對比及各優勢
： 硬件內存需求對比：ZigBee：32~64KB+；WiFi：1MB+；ZigBee硬件需求低。
電池供電上電可持續時間對比：ZigBee：100~1000天；WiFi：1~5天；ZigBee功耗低。 傳輸距離對比（一般用法，無大功率天線發射裝置）：ZigBee：1~1000M；WiFi：1~100M；ZigBee傳輸距離長。ZigBee劣勢： 網絡帶寬對比：ZigBee：20~250KB/s；WiFi：11000KB/s；ZigBee帶寬低，傳輸慢。 摘抄：
相同點：
1.二者都是短距離的無線通信技術；
2.都是使用2.4GHz頻段
3.都是采用DSSS技術；
區別：
1.傳輸速度不同。 ZigBee的傳輸速度不高（<250Kbps），但是功耗很低，使用電池供電一般能用3個月以上；WiFi，就是常說的無線局域網，速率大（11Mbps），功耗也大，一般外接電源；
2.應用場合不同。 ZigBee用于低速率、低功耗場合，比如無線傳感器網絡，適用于工業控制、環境監測、智能家居控制等領域。WiFi，一般是用于覆蓋一定范圍（如1棟樓）的無線網絡技術（覆蓋范圍100米左右）。表現形式就是我們常用的無線路由器。在一棟樓內布設1個無線路由器，樓內的筆記本電腦（帶無線網卡），基本都可以無線上網了。
3.市場現狀 ZigBee作為一種新興技術，自04年發布第一個版本的標準以來，正處在高速發展和推廣當中；目前因為成本、可靠性方面的原因，還沒有大規模推廣；WiFi，技術成熟很多，應用也很多了。 總體上說，二者的區別較大，市場定位不同，相互之間的競爭不是很大。只不過二者在技術上有共同點，二者的相互干擾還是比較大的，尤其是WiFi對于ZigBee的干擾。
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