【導讀】智能照明漸成趨勢，不少LED企業都投身到智慧照明領域，然而，智能照明用的通信協議卻分很多種，且相互不兼容。那么那一種協議最適合用于智能照明呢？有人說是Zigbee。
Zigbee的起源
Zigbee，在中國被譯為“紫蜂”，它與藍牙相類似.是一種新興的短距離無線技術用于傳感控制應用(sensor and control)。此想法在IEEE 802.15工作組中提出，于是成立了TG4工作組，并制定規范IEEE 802.15.4。
2002年，zigbee Alliance成立。
2004年，zigbee V1.0誕生，它是zigbee的第一個規范，但由于推出倉促，存在一些錯誤。
2006年，推出zigbee 2006，比較完善。
2007年底，zigbeePRO推出zigbee的底層技術基于 IEEE 802.15.4，物理層和MAC層直接引用了IEEE 802.15.4。
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、家庭自動化控制和工業遙測遙控領域而言，藍牙技術顯得太復雜、功耗大、距離近、組網規模太小等，而工業自動化控制對無線數據通信的需求越來越強烈，而且，對于工業現場，這種無線數據傳輸必須是高可靠的，并能抵抗工業現場的各種電磁干擾。因此，經過人們長期努力，Zigbee協議在2003年正式問世。另外，Zigbee使用了在它之前所研究過的面向家庭網絡的通信協議Home RF Lite。
長期以來，低價、低傳輸率、短距離、低功率的無線通訊市場一直存在著。自從Bluetooth出現以后，曾讓工業控制、家用自動控制、玩具制造商等業者雀躍不已，但是Bluetooth的售價一直居高不下，嚴重影響了這些廠商的使用意愿。
如今，這些業者都參加了IEEE802.15.4小組，負責制定ZigBee的物理層和媒體介入控制層。IEEE802.15.4規范是一種經濟、高效、低數據速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/928MHz的無線技術，用于個人區域網和對等網絡。它是ZigBee應用屋和網絡層協議的基礎。
ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術，它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案，主要用于近距離無線連接。它依據802.15.4標準，在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。
Zigbee無線數據傳輸網絡描述
簡單來說，Zigbee是一種高可靠的無線數傳網絡，類似于CDMA和GSM網絡。Zigbee數傳模塊類似于移動網絡基站。通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。
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，在整個網絡范圍內，每一個Zigbee網絡數傳模塊之間可以相互通信，每個網絡節點間的距離可以從標準的75m無限擴展。
與移動通信的CDMA網或GSM網不同的是，Zigbee網絡主要是為工業現場自動化控制數據傳輸而建立，因而，它必須具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點。而移動通信網主要是為語音通信而建立，每個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作為監控對象，例如其所連接的傳感器直接進行數據采集和監控，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。
Zigbee采用的自組織網通信方式
zigbee技術所采用的自組織網是怎么回事？舉一個簡單的例子就可以說明這個問題，當一隊傘兵空降后，每人持有一個ZigBee網絡模塊終端，降落到地面后，只要他們彼此間在網絡模塊的通信范圍內，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯互通的ZigBee網絡。而且，由于人員的移動，彼此間的聯絡還會發生變化。因而，模塊還可以通過重新尋找通信對象，確定彼此間的聯絡，對原有網絡進行刷新。這就是自組織網。
ZigBee技術為什么要使用自組織網來通信？
網狀網通信實際上就是多通道通信，在實際工業現場，由于各種原因，往往并不能保證每一個無線通道都能夠始終暢通，就像城市的街道一樣，可能因為車禍，道路維修等，使得某條道路的交通出現暫時中斷，此時由于我們有多個通道，車輛(相當于我們的控制數據)仍然可以通過其他道路到達目的地。而這一點對工業現場控制而言則非常重要。
為什么自組織網要采用動態路由的方式？
所謂“動態路由”是指網絡中數據傳輸的路徑并不是預先設定的，而是傳輸數據前，通過對網絡當時可利用的所有路徑進行搜索，分析它們的位置關系以及遠近，然后選擇其中的一條路徑進行數據傳輸。在我們的網絡管理軟件中，路徑的選擇使用的是“梯度法”，即先選擇路徑最近的一條通道進行傳輸，如傳不通，再使用另外一條稍遠一點的通路進行傳輸，以此類推，直到數據送達目的地為止。
在實際工業現場，預先確定的傳輸路徑隨時都可能發生變化，或者因各種原因路徑被中斷了，或者過于繁忙不能進行及時傳送。動態路由結合網狀拓撲結構，就可以很好解決這個問題，從而保證數據的可靠傳輸。
Zigbee自身的技術優勢
①低功耗。
在低耗電待機模式下，2 節5 號干電池可支持1個節點工作6～24個月，甚至更長。這是Zigbee的突出優勢。相比較，藍牙能工作數周、WiFi可工作數小時。現在，TI公司和德國的Micropelt公司共同推出新能源的Zigbee節點。該節點采用Micropelt公司的熱電發電機給TI公司的Zigbee提供電源。
②低成本。通過大幅簡化協議(不到藍牙的1/10) ，降低了對通信控制器的要求，按預測分析，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節點需要32KB代碼，子功能節點少至4KB代碼，而且Zigbee免協議專利費。每塊芯片的價格大約為2 美元。
③ 低速率。Zigbee工作在20～250 kbps的較低速率，分別提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始數據吞吐率，滿足低速率傳輸數據的應用需求。
④近距離。傳輸范圍一般介于10～100 m 之間，在增加RF 發射功率后，亦可增加到1～3 km。這指的是相鄰節點間的距離。如果通過路由和節點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。
⑤短時延。Zigbee 的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態只需15 ms ，節點連接進入網絡只需30 ms，進一步節省了電能。相比較，藍牙需要3～10 s、WiFi 需要3 s。
⑥高容量。Zigbee 可采用星狀、片狀和網狀網絡結構，由一個主節點管理若干子節點，最多一個主節點可管理254 個子節點；同時主節點還可由上一層網絡節點管理，最多可組成65000 個節點的大網。
⑦高安全。Zigbee 提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用接入控制清單(ACL) 防止非法獲取數據以及采用高級加密標準(AES 128) 的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。
⑧免執照頻段。采用直接序列擴頻在工業科學醫療( ISM) 頻段，2. 4 GHz (全球) 、915 MHz(美國) 和868 MHz(歐洲) 。
