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面向2.4GHz和1GHz以下频段的ZigBee技术

2021-10-04 00:42 阅读次数:

本文摘要:ZigBee标准已面市多年,该标准仍然面对着与其它无线标准所面对的类似于挑战,还包括有所不同的发展阶段,早期使用者的不兼容性,以及ZigBee联盟成员间关于准确发展方向的诸多辩论。 不过,随着公共应用于规范的发售,ZigBee标准已转入成熟期的发展阶段。任何被容许用于ZigBee标识的方案,首先必需通过ZigBee应用于规范检验,这样就确保了最后客户应用层的相容。

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ZigBee标准已面市多年,该标准仍然面对着与其它无线标准所面对的类似于挑战,还包括有所不同的发展阶段,早期使用者的不兼容性,以及ZigBee联盟成员间关于准确发展方向的诸多辩论。  不过,随着公共应用于规范的发售,ZigBee标准已转入成熟期的发展阶段。任何被容许用于ZigBee标识的方案,首先必需通过ZigBee应用于规范检验,这样就确保了最后客户应用层的相容。

测试机构通过其测试步骤保证所有设备不仅用于完全相同的网络层标准(即ZigBeePro功能集)在网上发送数据,而且要确保这些设备之间需要安全性通信。此外,测试程序还要检验具有ZigBee证书标识的最后产品已通过严苛的测试,从而保证应用程序发送到的信息遵守公共应用于规范中的某一协议。  这些公共应用于规范兼容性通过一组便于辨识的标识,让终端用户可得知其所反对的应用于规范。目前已创建的应用于规范有(图1):ZigBeeSmartEnergy(智能能源),ZigBeeHomeAutomation(住宅自动化),ZigBeeHealthCare(医疗保健),ZigBeebuildingautomation(楼宇自动化),ZigBeeTelecommunicationServices(电信服务),ZigBeeRetailServices(零售服务),ZigBeeRemoteControl(遥控)。

    虽然某些公共应用于规范仍在发展中,但大多数最重要的技术指标都已最后确认,而且市面上有数许多通过这些规范证书的产品。目前市场上最有影响的应用于规范为ZigbeeSmartEnergy、ZigBeeHomeAutomation、ZigBeeTelecommunicationServices和ZigBeeRemoteControl。  ZigBeeSmartEnergy标准规定那些获取多种能源管理及其掌控功能的器件,如供最终用户与网络交互的电表、阻抗掌控单元或室内表明等器件;ZigBeeHomeAutomation标准则覆盖面积灯电源、调光器、采暖、通风及空调(HVAC)及窗帘掌控等设备。  另一个新的终端产品公共应用于规范是ZigBeeRemoteControl,考虑到该遥控标准的最初命名,它一般来说被称作ZigBeeRF4CE。

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这项规范需要构建原始的新一代RF遥控装置,用作电视或机顶盒等消费电子产品。它可在遥控装置和消费电子设备之间构建AES加密双向通信链路,而需要红外遥控器等视线(line-of-sight)掌控装置。

由于可以构建电视机与遥控装置之间的双向通信(backchannel),这种功能丰富的全新遥控器将需要提高用户体验。  ZigBee基于IEEE802.15.4-2003标准,这意味著ZigBee应用程序可以用于该国际IEEE标准规定的媒体访问控制层(MAC)和物理层(PHY)功能。IEEE标准的物理层规范叙述了调制方式、数据速率、设备功能、数据传输概念以及可用于的频段。其中最著名的频段是2.4GHzISM频段。

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IEEE802.15.4标准容许在这个全球频段内用于250kbps的数据速率。此外,该频段也被其它技术用于,如IEEE802.11或IEEE802.15.1,即大家熟知的Wi-Fi和蓝牙技术。  802.15.4使用拓展频谱技术来提升应用于设备在这个高度挤迫频段中的抗干扰能力,以保证ZigBee设备能在蓝牙网络共存的环境中长时间工作。该标准还获取另一个十分简单的附加功能,就是用于地域性频段。

  这个地域性频段范围一般来说被称作sub-1GHz,也叫作频率在1GHz以下频段。由于频率较低,这类频段可使应用于设备取得更佳的信号传输距离和传播效果。使用这些频段,室内环境下多路径传播等负面效应增加了;而2.4GHz信号在室内环境中更容易被平滑墙面、金属构件光线,以及被干燥空气巩固。

目前,经批准后的这类频段有四个,其明确频段和地域如下:日本,950MHz;北美和澳大利亚,902MHz;欧洲,868MHz;中国,780MHz。  开发人员利用这些频段,需要建构出有合适全球范围及地域性拒绝的产品,同时获取可在有所不同频段用于完全相同应用层协议及网络层协议,且充分发挥灵活性射频参数配备(如能用输出功率)的优势的产品。  用于这些频段可使智能抄表或住宅自动化等应用领域获益,因为产品将更容易取得更大的传输距离或穿墙能力;也能让无线网络覆盖面积整个楼宇,而不用使用便宜的功率放大电路。

sub-1GHz信号的一个优点是,可让一栋普通楼宇的地下室中的某个电表与第一层中的一个室内显示器必要相连。


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