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1、ZigBee概念及应用,目录,ZigBee由来 ZigBee概念及其应用 ZigBee应用领域 物联网简介,ZigBee 由来,传统无线通信 80 年代无线通信技术现状90 年代无线通信技术现状进入2000年的无线通信技术,80年代无线通信技术现状,摩托罗拉数字 2W6000 1元5W,90年代无线技术,TI公司,百度百科：美国进行的无线项目，90%以上会失败,90年代无线电技术,90年代,像TI这样的大公司，投入巨资，开发短距离通讯芯片，10年努力,确以失败告终，有人统计过，那时，在美国进行无线产品的项目开发,有85%以上的开发项目会失败。复杂的高频，昂贵的设备，完全被封锁的技术，无线还只是
2、在“天上”。最成功的应用，应该是汽车遥控器和车库门遥控这样的简单技术。,进入2000年以后,SoC(System-on-Chip)一般说来,SoC称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。,CC2430,百度百科CC2430是一颗真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用，及对低成本，低功耗的要求。它结合一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频
3、收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。CC2430的设计结合了8Kbyte的RAM及强大的外围模块，并且有3种不同的版本，他们是根据不同的闪存空间32，64和128kByte来优化复杂度与成本的组合。,进入2000年以后,无线SOC技术CHIPCON 2430仿真器Nordic nRF24LE1,nRF24L01，nRF24AP2，nRF24LU1，nRF905，nRF9E5，nRF24L01P,nRF2401A，nRF2402 nRF24E2，nRF24Z1，nRF24LU1P nRF24E1,无线SOC,2003年在欧洲的挪威，两家创新公司CHIPCON(2006年被TI公司2亿
4、美元收购)Nordic这两家公司采用CMOS高频技术，将无线收发器完全集成到芯片内部,外部只有很少的元件，同时使电路板设计非常简化。另外，他们也将8051单 片机和高频电路进行集成，这就诞生了”无线单片机”。,CHIPCON公司,2001年8月，ZigBee Alliance成立2003年11月27日 Chipcon AS宣布推出型号为CC2420的业界第一款符合2.4 GHz IEEE 802.15.4标准的射频收发器2004年,ZigBee V1.0诞生2004年12月7日 Chipcon发布首款单芯片ZigBee解决方案-CC2430($3.9)2005年12月23日 TI以2亿美元收购
5、Chipcon，进军ZigBee市场2006年，推出ZigBee 2006，比较完善2007年底，ZigBee PRO推出2009年3月，zigbee RF4CE推出，具备更强的灵活性和远程控制能力,目前的ZigBee技术,TI飞思卡尔(cortex-M4)瑞萨ZMD(900Mhz收发芯片)Ember EM250ZigBee芯片及EM260网络处理器Jennic的JN5121芯片,飞思卡尔,除射频集成电路、媒体接入控制(MAC)和ZigBee软件以外，飞思卡尔还提供了MCU、传感器和CodeWarrior Development Studio，为开发人员提供支持。飞思卡尔提供了带有布局文件和天
6、线示例的参考设计，以及第三方合作伙伴的模块解决方案。所有这些举措都能简化采购，有助于产品快速上市，减少对射频电路布局专业知识的需要。,EMBER,Ember公司推出它的ZigBee 片上系统(SoC)EM250,并开始提供样品.公司声称,这种ZigBee 片上系统(SoC)包括低功耗16位处理器,128KB闪存,DSP,2.4GHz CMOS无线电和增强的ZigBee网络软件.和同类竞争产品相比,该器件发送包的距离要远两倍.公司声称,ZigBee/802.15.4 SoC芯片是真正的ZigBee片上系统(SoC),支持网络级调试特性,以简化开发.特别设计采用EmberZNet,它是Ember的
7、ZigBee兼容的嵌入网状网络软件,EM250最适合用在需要长电池寿命,低外接元件数量和可靠的业已验证过的业界一流的工业标准网,JENNIC,Jennic公司的无线微控制器JN513x系列是低功耗低成本的无线微控制器,适用于IEEE802.15.4 和ZigBee等的应用.每个器件集成了32位RISC处理器,以及完全兼容IEEE802.15.4 的2.4GHz收发器,192KB ROM,从8KB到96KB可选择的RAM与丰富的模拟和数字混合外设.目前Jennic提供有芯片、模块以及开发包，方便客户有不同的开发与应用，以下是对Jennic提供的不同的硬件的介绍。,ZigBee由来,结束,返回,Z
8、igBee概念及应用,ZigBee，这个名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式：蜜蜂通过跳Zig-Zag 形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置，距离和方向等资讯。,ZigBee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。特点：低功耗、高可靠性、传输距离短。另外一方面，ZigBee也是一个协议标准。,ZigBee概念及应用,Zigbee实际上是这样一种技术，他的主要功能就是实现低功耗、短距离、健壮的无线通讯，他最大支持的通讯模块数理论上支持65536个。等等为了实现这些功能他需要定义一系列的标准，如空中无线接口数据格式、退出加入网络的要求。这些都是由协议栈来实现的基于802.15.4物理层/
9、mac层/网络层/应用层,OSI七层网络模型,OSI模型,OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义，一个规范，它把网络从逻辑上分为了7层。每一层都有相关、相对应的物理设备，比如路由器，交换机。,OSI7层网络模型,Zigbee概念及其应用,洋葱,ZigBee网络本质,1.空中通信数据的抓取,2.应用范围专用通用,ZigBee概念及应用,ZigBee协议栈模型,ZigBee概述,ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高2
10、50kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。,ZigBee概述,ZigBee具体如下技术特点：1.低功耗 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为 1mW,而且采用了休眠模式,功耗低，因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。2.低成本 由于ZigBee模块的复杂度不高，ZigBee协议免专利费，再加之使用的频段无需付费，所以它的成本较低。,ZigBee概述,3.时延短 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延
11、是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。4.网络容量大 一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,而且网络组成灵活。网状结构的ZigBee网络中可有65000多个节点。,ZigBee概述,5.可靠 采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可进行重发。6.安全 ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-
12、128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。,ZigBee概述,ZigBee和其他两大主要无线网络科技的比较,ZigBee概述,ZigBee联盟组成成立于2001年9月成员为半导体厂商、无线IP供应商、OEM厂商及终端用户拥有150个成员，包括飞思卡尔、菲利普、三菱、三星、IBM及华为等ZigBee联盟的宗旨在一个开放式全球标准的基础上使稳定的、低成本的、低功耗的、无线联网的监控和控制产品成为可能。,ZigBee概述,ZigBee联盟的部分会员,CompXs,ZigBee概述,结束,返回,ZigBee应用领域,ZigBee适应的应用场合,低速无线设备,工业、农业和商业,消费电子,个人健康
13、监护,玩具和游戏,家庭自动化,PC 机的外围设备,ZigBee应用领域,ZigBee技术的主要应用领域,消费性电子设备 家庭和楼宇自动化设备 工业控制装置 农业自动化 电脑外设 医用传感器 玩具和游戏机等设备 支持小范围的基于无线通信的控制和自动化等领域,ZigBee应用领域,结合ZigBee和GPRS的无线数据传输网络,ZigBee应用领域,基于ZigBee的油田油井遥测遥控无线通信,ZigBee应用领域,ZigBee技术在石油石化行业的应用,液化天然气罐远程监控,汽油管线的腐蚀监测,润滑油供应链,汽油管线侵入者监测,液化天然气容器跟踪,ZigBee应用领域,ZigBee技术在石油石化行业的
14、应用,化工产品铁路槽车的远程信息处理,游船引擎震动监控,油罐车驾驶员安全措施,ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的管道监测无线数据传输网络,ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统,采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性。每幢单元楼设置一个ZigBee远端节点一个小区设置一个ZigBee中心节点ZigBee中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到集抄中心,ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统,ZigBee应用领域,医院对病患、监护设备及设施进行医疗和健康监控,借助于各种传感器和ZIGBEE网络，准确且实时地监测病人的
15、血压、体温和心跳速度等信息，从而减少医生查房的工作负担，有助于医生作出快速的反应，特别是对重病和病危患者的监护治疗。,ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的无线点餐系统通信解决方案,ZigBee产品,ZigBee产品1.日本OKI太阳能电池的ZigBee传感器网络实验机 目的：测定ZigBee电波传播特性测定太阳能电池供电性能测定移动装置定位性能推进利用ZigBee构筑无所不在的传感器网络,ZigBee产品,6.Lusora垂饰 专为老人提供居家安全保障 内嵌照相机、加速计、各类传感器和收发器 配合家居其他ZigBee传感器网络,ZigBee产品,7.菲利普楼宇无线照明控制 照明开关光暗
16、控制 可根据光线亮度自动调节 网络可随意增添传感器,小结,ZigBee作为一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，有效弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。随着正式版本协议的公布，更多的注意力和研发力量将转到应用的设计和实现、互联互通测试和市场推广等方面。我们有理由相信在不远的将来，将有越来越多的内置式ZigBee功能的设备进入我们的生活，并将极大地改善我们的生活方式和体验。,返回,物联网简介,WSNRFID嵌入式,WSN,定义无线传感网络的每个节点除配备了一个或多个传感器之外，还装备了一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源（通常为电池）。单个传感器节点的尺寸大到一个鞋盒，小到一粒尘埃。传感器节点的成本也是不定的，从几百美元到几美分，这取决于传感器网络的规模以及单个传感器节点所需的复杂度。传感器节点尺寸与复杂度的限制决定了能量、存储、计算速度与带宽的受限。,WSN无线传感网,ZigBee（2.4G）433Mhz蓝牙wifi3G/2.5G,RFID,RFID组成读卡器、电线、RFID卡片常用RFID技术公交、门禁、高速收费RFID分类低频、高频、超高频、有源RFID开发技术,就业,物联网简介,结束谢谢!,
