ZigBee標準已(yi)麵市多年,該標準一直麵臨著與其(qi)它無線標準所麵臨的類似挑(tao)戰(zhan),包(bao)括不同的發展階段,早(zao)期(qi)采用者的不兼容性,以及ZigBee聯盟成員間關於正(zheng)確發展方向的諸(zhu)多討(tao)論(lun)。
不過,隨(sui)著公共應用規範的推出(chu),ZigBee標準已(yi)進(jin)入成熟(shu)的發展階段。任(ren)何被允(yun)許使用ZigBee標識的方案,首先必須通過ZigBee應用規範驗證,這樣(yang)就(jiu)保證了最終(zhong)客戶應用層的兼容。測試機構通過其(qi)測試步驟(zhou)確保所有設備不僅使用相同的網絡層標準(即ZigBee Pro功能集)在網上發送(song)數據,而且要(yao)保證這些(xie)設備之間能夠(gou)安(an)全通信。此外,測試程序還要(yao)驗證帶有ZigBee認(ren)證標識的最終(zhong)產品已(yi)通過嚴格的測試,從而確保應用程序發送(song)的信息遵(zun)從公共應用規範中的某(mou)一協議(yi)。
這些(xie)公共應用規範兼容性通過一組便(bian)於識別的標識,讓終(zhong)端用戶可獲(huo)悉其(qi)所支持的應用規範。目前已(yi)建(jian)立的應用規範有(圖1):ZigBee Smart Energy(智能能源),ZigBee Home Automation(住宅自動化),ZigBee Health Care(醫療保健),ZigBee building automation(樓宇自動化),ZigBee Telecommunication Services(電信服務),ZigBee Retail Services(零售服務),ZigBee Remote Control(遙控)。
雖(sui)然某(mou)些(xie)公共應用規範仍在發展中,但大多數重要(yao)的技術指標都已(yi)最終(zhong)確定,而且市麵上已(yi)有許多通過這些(xie)規範認(ren)證的產品。目前市場(chang)上最有影響的應用規範為Zigbee Smart Energy、ZigBee Home Automation、ZigBee Telecommunication Services和ZigBee Remote Control。
ZigBee Smart Energy標準規定那些(xie)提供多種(zhong)能源管理及其(qi)控製功能的器件,如供最終(zhong)用戶與網絡交互(hu)的電表、負載控製單元或室內顯示等(deng)器件;ZigBee Home Automation標準則(ze)覆蓋燈開關、調光器、采暖、通風及空調(HVAC)及窗簾控製等(deng)設備。
另一個新的終(zhong)端產品公共應用規範是ZigBee Remote Control,考慮(lv)到該遙控標準的最初(chu)命名,它通常被稱為ZigBee RF4CE。這項規範能夠(gou)實現完整的新一代(dai)RF遙控裝置,用於電視或機頂盒(he)等(deng)消費電子產品。它可在遙控裝置和消費電子設備之間實現AES加(jia)密(mi)雙向通信鏈(lian)路,而無需紅外遙控器等(deng)視線(line-of-sight)控製裝置。由於可以實現電視機與遙控裝置之間的雙向通信(backchannel),這種(zhong)功能豐富(fu)的全新遙控器將能夠(gou)提升(sheng)用戶體(ti)驗。
ZigBee基於IEEE 802.15.4-2003標準,這意味著ZigBee應用程序可以使用該國際IEEE標準規定的媒體(ti)訪問控製層(MAC)和物理層(PHY)功能。IEEE標準的物理層規範描(miao)述了調製方式、數據速率、設備功能、數據傳輸概(gai)念以及可使用的頻段。其(qi)中最知名的頻段是2.4GHz ISM頻段。IEEE 802.15.4標準允(yun)許在這個全球(qiu)頻段內使用250kbps的數據速率。此外,該頻段也被其(qi)它技術使用,如IEEE 802.11或IEEE 802.15.1,即大家所知的Wi-Fi和藍牙技術。
802.15.4采用擴(kuo)展頻譜技術來提高應用設備在這個高度擁擠(ji)頻段中的抗(kang)幹擾能力(li),以確保ZigBee設備能在藍牙網絡並(bing)存(cun)的環境(jing)中正(zheng)常工作。該標準還提供另一個非常有用的可選功能,就(jiu)是使用地域性頻段。
這個地域性頻段範圍通常被稱為“sub-1GHz”,也叫做“頻率在1GHz以下頻段”。由於頻率較低,這類頻段可使應用設備獲(huo)得(de)更好的信號傳輸距離和傳播效果。采用這些(xie)頻段,室內環境(jing)下多路徑(jing)傳播等(deng)負麵效應減(jian)少了;而2.4GHz信號在室內環境(jing)中更容易(yi)被光滑牆麵、金屬構件反射(she),以及被潮(chao)濕(shi)空氣削(xiao)弱(ruo)。目前,經(jing)批(pi)準的這類頻段有四個,其(qi)具體(ti)頻段和地域如下:日本,950MHz;北(bei)美(mei)和澳大利亞(ya),902MHz;歐洲,868MHz;中國,780MHz。
開發人員利用這些(xie)頻段,能夠(gou)構建(jian)出(chu)適(shi)合全球(qiu)範圍及地域性要(yao)求的產品,同時提供可在不同頻段使用相同應用層協議(yi)及網絡層協議(yi),且發揮靈活射(she)頻參(can)數配置(如可用輸出(chu)功率)的優勢(shi)的產品。
使用這些(xie)頻段可使智能抄表或住宅自動化等(deng)應用領域受益(yi),因為產品將更容易(yi)獲(huo)得(de)更大的傳輸距離或穿牆能力(li);也能讓無線網絡覆蓋整個樓宇,而不必采用昂貴的功率放大電路。sub-1GHz信號的一個優點是,可讓一棟(dong)普(pu)通樓宇的地下室中的某(mou)個電表與第(di)一層中的一個室內顯示器直接連接。
支持這種(zhong)靈活的多頻率應用所需的是支持這些(xie)不同頻段的射(she)頻傳輸係統。
愛特梅(mei)爾公司就(jiu)是少數幾家能支持2.4GHz頻段,並(bing)同時能夠(gou)提供運行在上述4個sub-1GHz頻段之中3個頻段的器件的公司之一。Atmel AT86RF212就(jiu)是一款符合IEEE 802.15.4標準且能在北(bei)美(mei)、歐洲和中國使用的低功耗射(she)頻收發器。
開發人員結合使用在2.4GHz頻段運行的可用引(yin)腳兼容器件,能夠(gou)獲(huo)得(de)極為靈活的解(jie)決(jue)方案以滿足不同發射(she)距離要(yao)求,並(bing)推出(chu)針對地域性市場(chang)而設計的產品(圖2)。
而且,所有這些(xie)符合IEEE標準的射(she)頻器件都可運行相同的應用程序,如ZigBee Smart Energy或ZigBee Home Automation。
為實現這一目的,愛特梅(mei)爾公司提供了經(jing)ZigBee Pro協議(yi)堆棧認(ren)證平台,並(bing)支持各種(zhong)公共應用規範。開發人員可通過包(bao)含ZigBee Smart Energy、ZigBee Home Automation以及ZigBee Building Automation標準設備支持的BitCloud Profile Suite獲(huo)得(de)這些(xie)產品。愛特梅(mei)爾公司最近發布的RF4CE協議(yi)堆棧套件RF4Control可讓開發人員實現支持最新ZigBee Remote Control規範的ZigBee遙控設備(圖3)。
使用這些(xie)軟件套件時,由於應用程序接口(API)是相同的,因而開發人員能夠(gou)更方便(bian)地實現不同頻段中的應用。此外,應用開發人員無需為在世(shi)界(jie)不同地域使用的產品編寫(xie)不同的程序代(dai)碼。這樣(yang)可縮短產品上市周期(qi),同時擴(kuo)大目標市場(chang)領域。
不同的公共應用規範以及麵向上述4個不同頻段的射(she)頻設備提供的靈活性,將為眾多新興無線市場(chang)造就(jiu)豐富(fu)多彩(cai)的產品。愛特梅(mei)爾是業(ye)界(jie)首家能夠(gou)提供在不同IEEE頻譜活動上,運行相同ZigBee堆棧應用的企業(ye)。