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Zigbee模塊在物聯(lián)網(wǎng)中的應用
作者：深圳芯威科技有限公司 劉進慧 向少華
來源：物聯(lián)網(wǎng)世界
日期：2010-11-12 10:56:35
摘要：ZigBee 協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種便宜的、低功耗的、高可靠性的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)，是一個由可多到65000 個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺。
ZigBee技術(shù)概述
ZigBee 協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種便宜的、低功耗的、高可靠性的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)，是一個由可多到65000 個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺。在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，每個ZigBee 網(wǎng)絡節(jié)點（ FFD ）不僅本身可以作為監(jiān)控對象，例如網(wǎng)絡中所連接的傳感器可直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。除此之外，每一個ZigBee 網(wǎng)絡節(jié)點還可在自己的信號覆蓋范圍內(nèi)，和多個不承擔網(wǎng)絡信息中轉(zhuǎn)任務的孤立的子節(jié)點（ RFD ）進行無線連接。
無線傳輸系統(tǒng)的應用領域
目前流行的“物聯(lián)網(wǎng)”（ Internet of Things ），目的是要將各種信息傳感設備，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡。在這個巨大網(wǎng)絡中，作為傳感器與通信網(wǎng)絡網(wǎng)之間的“橋梁”，我們可以用有線或是無線的方式來實現(xiàn)。就系統(tǒng)的投資、建設、維護等幾方面而言，無線傳輸系統(tǒng)顯然具有更大的優(yōu)勢。
無線傳輸系統(tǒng)應用領域主要包括：
家庭和樓宇網(wǎng)絡：空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計量控制、家用電器的遠程控制等；
工業(yè)控制：各種監(jiān)控器、傳感器的自動化控制；
商業(yè)：智慧型標簽等；
公共場所：煙霧探測器等；
農(nóng)業(yè)控制：收集各種土壤信息和氣候信息；
醫(yī)療：老人與行動不便者的緊急呼叫器和醫(yī)療傳感器等。
由于這些應用范圍廣而且大都涉及到個人家庭，因此低成本、低功耗、高可靠性的市場需求是非常強烈的。從ZigBee 產(chǎn)品的特點看，是非常符合這種市場需求的。
Zigbee模塊的在無線抄表領域的應用
目前市面設計Zigbee的應用方案，可以有兩種方式：
一、直接用廠家的ZigBee 芯片來進行自己的ZigBee 應用設計，該方式從設計之初就需要對軟件和ZigBee 協(xié)議棧進行消化和分析，還需要高頻設計方面的知識和經(jīng)驗，開發(fā)周期會在半年甚至更長時間，若是在批量生產(chǎn)方面一致性沒有控制好，則不僅成本會大大提高也會造成大量的資源浪費，這就違背了ZigBee協(xié)議低成本的基本宗旨；
二、使用模塊公司提供的無線Zigbee 模塊，這種方式能很好地解決了用ZigBee 芯片進行方案設計的難題，設計者只需將Zigbee 模塊當成一個透明的元器件使用，可以將模塊直接焊接到各種相關設備的線路板上實現(xiàn)無線通訊，從而省去了設計者花在高頻調(diào)試方面的精力和時間，只需把工作重點放在解決方案的設計上，使得ZigBee 的應用易如反掌。
VT-CC2530-Z1 2.4G ZigBee 模塊在無線集抄方面的典型應用。
1、無線抄表系統(tǒng)的要求
對于每個抄表終端而言，要求超低功耗、低成本（包括設備成本、運行成本），并且數(shù)據(jù)的傳輸速率不高。對于居民小區(qū)的抄表，抄表終端通常分布較密集，距離較近，可靠性要求高。
2、ZigB無e線e抄表系統(tǒng)解決方案的結(jié)構(gòu)布局
采用MESH 網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?
每幢單元樓設置一個ZigBee 遠端節(jié)點；
一個小區(qū)設置一個ZigBee 中心節(jié)點；
ZigBee 中心節(jié)點數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡服務器上傳到集抄中心；
每樓層表通過ZigBee 模塊連接到樓道的ZigBee 路由模塊；
每幢單元樓設置一個ZigBee樓棟集中器節(jié)點，負責數(shù)據(jù)收發(fā)（保存或自發(fā)）ZigBee 遠端節(jié)點上傳到ZigBee 中心節(jié)點在這個方案里：使用ZigBee 模塊來完成無線抄表方案的傳輸部分，表上的ZigBee 模塊是終端節(jié)點，可以進入低功耗狀態(tài)（ <20uA ，這樣就可以保證表在低功耗狀態(tài)下工作多年。在樓道的路由接點是要有220V 的電源。
ZigBee 協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種便宜的、低功耗的、高可靠性的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)，是一個由可多到65000 個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺。在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，每個ZigBee 網(wǎng)絡節(jié)點（ FFD ）不僅本身可以作為監(jiān)控對象，例如網(wǎng)絡中所連接的傳感器可直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。除此之外，每一個ZigBee 網(wǎng)絡節(jié)點還可在自己的信號覆蓋范圍內(nèi)，和多個不承擔網(wǎng)絡信息中轉(zhuǎn)任務的孤立的子節(jié)點（ RFD ）進行無線連接。
無線傳輸系統(tǒng)的應用領域
目前流行的“物聯(lián)網(wǎng)”（ Internet of Things ），目的是要將各種信息傳感設備，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡。在這個巨大網(wǎng)絡中，作為傳感器與通信網(wǎng)絡網(wǎng)之間的“橋梁”，我們可以用有線或是無線的方式來實現(xiàn)。就系統(tǒng)的投資、建設、維護等幾方面而言，無線傳輸系統(tǒng)顯然具有更大的優(yōu)勢。
無線傳輸系統(tǒng)應用領域主要包括：
家庭和樓宇網(wǎng)絡：空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計量控制、家用電器的遠程控制等；
工業(yè)控制：各種監(jiān)控器、傳感器的自動化控制；
商業(yè)：智慧型標簽等；
公共場所：煙霧探測器等；
農(nóng)業(yè)控制：收集各種土壤信息和氣候信息；
醫(yī)療：老人與行動不便者的緊急呼叫器和醫(yī)療傳感器等。
由于這些應用范圍廣而且大都涉及到個人家庭，因此低成本、低功耗、高可靠性的市場需求是非常強烈的。從ZigBee 產(chǎn)品的特點看，是非常符合這種市場需求的。
系統(tǒng)拓撲圖
Zigbee模塊的在無線抄表領域的應用
目前市面設計Zigbee的應用方案，可以有兩種方式：
一、直接用廠家的ZigBee 芯片來進行自己的ZigBee 應用設計，該方式從設計之初就需要對軟件和ZigBee 協(xié)議棧進行消化和分析，還需要高頻設計方面的知識和經(jīng)驗，開發(fā)周期會在半年甚至更長時間，若是在批量生產(chǎn)方面一致性沒有控制好，則不僅成本會大大提高也會造成大量的資源浪費，這就違背了ZigBee協(xié)議低成本的基本宗旨；
二、使用模塊公司提供的無線Zigbee 模塊，這種方式能很好地解決了用ZigBee 芯片進行方案設計的難題，設計者只需將Zigbee 模塊當成一個透明的元器件使用，可以將模塊直接焊接到各種相關設備的線路板上實現(xiàn)無線通訊，從而省去了設計者花在高頻調(diào)試方面的精力和時間，只需把工作重點放在解決方案的設計上，使得ZigBee 的應用易如反掌。
VT-CC2530-Z1 2.4G ZigBee 模塊在無線集抄方面的典型應用。
1、無線抄表系統(tǒng)的要求
對于每個抄表終端而言，要求超低功耗、低成本（包括設備成本、運行成本），并且數(shù)據(jù)的傳輸速率不高。對于居民小區(qū)的抄表，抄表終端通常分布較密集，距離較近，可靠性要求高。
2、ZigB無e線e抄表系統(tǒng)解決方案的結(jié)構(gòu)布局
采用MESH 網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?
每幢單元樓設置一個ZigBee 遠端節(jié)點；
一個小區(qū)設置一個ZigBee 中心節(jié)點；
ZigBee 中心節(jié)點數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡服務器上傳到集抄中心；
每樓層表通過ZigBee 模塊連接到樓道的ZigBee 路由模塊；
每幢單元樓設置一個ZigBee樓棟集中器節(jié)點，負責數(shù)據(jù)收發(fā)（保存或自發(fā)）ZigBee 遠端節(jié)點上傳到ZigBee 中心節(jié)點在這個方案里：使用ZigBee 模塊來完成無線抄表方案的傳輸部分，表上的ZigBee 模塊是終端節(jié)點，可以進入低功耗狀態(tài)（ <20uA ，這樣就可以保證表在低功耗狀態(tài)下工作多年。在樓道的路由接點是要有220V 的電源。
zigbee 模塊VT-CC2530-Z1 主要參數(shù)
