ZigBee

ZigBee译为"紫蜂"，它与蓝牙相类似。是一种新兴的短距离无线通信技术，用于传感控制应用(Sensor and Control)。由IEEE 802.15工作组中提出，并由其TG4工作组制定规范。

ZigBee

2001年8月，ZigBee Alliance成立。

2004年，ZigBee V1.0诞生。它是Zigbee规范的第一个版本。由于推出仓促，存在一些错误。

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。

2009年开始，Zigbee采用了IETF的IPv6 6Lowpan标准作为新一代智能电网Smart Energy(SEP 2.0)的标准，致力于形成全球统一的易于与互联网集成的网络，实现端到端的网络通信。随着美国及全球智能电网的建设，Zigbee将逐渐被IPv6/6Lowpan标准所取代。

ZigBee的底层技术基于IEEE 802.15.4，即其物理层和媒体访问控制层直接使用了IEEE 802.15.4的定义。

在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等。而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此，经过人们长期努力，ZigBee协议在2003年正式问世。另外，Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。

ZigBee长期以来，低价位、低速率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。蓝牙的出现，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是蓝牙的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。这些业者都参加了IEEE802.15.4小组，负责制定ZigBee的物理层和媒体介质访问层。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/915MHz的无线技术，用于个人区域网和对等网络。它是ZigBee应用层和网络层协议的基础。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它们的通信效率非常高。

互联网标准化组织IETF也看到了无线传感器网络（或者物联网）的广泛应用前景，也加入到相应的标准化制定中。以前许多标准化组织和研究者认为IP技术过于复杂，不适合低功耗、资源受限的无线传感器网络，因此都是采用非IP技术。在实际应用中，如ZigBee需要接入互联网时需要复杂的应用层网关，也不能实现端到端的数据传输和控制。与此同时，与ZigBee类似的标准还有z-wave、ANT、Enocean等，相互之间不兼容，不利于产业化的发展。IETF和许多研究者发现了存在的这些问题，尤其是Cisco的工程师基于开源的uIP协议实现了轻量级的IPv6协议，证明了IPv6不仅可以运行在低功耗资源受限的设备上，而且，比ZigBee更加简单，彻底改变了大家的偏见，之后基于IPv6的无线传感器网络技术得到了迅速发展。 IETF已经完成了核心的标准规范，包括IPv6数据报文和帧头压缩规范 6Lowpan、 面向低功耗、低速率、链路动态变化的无线网络路由协议 RPL、以及面向无线传感器网络应用的应用层标准CoAP，相关的标准规范已经发布。IETF组织成立了IPSO联盟，推动该标准的应用，并发布了一系列白皮书。 IPv6/6Lowpan已经成为许多其它标准的核心，包括智能电网ZigBee SEP2.0、工业控制标准ISA100.11a、有源RFID ISO1800-7.4（DASH） 等。IPv6/6Lowpan具有诸多优势： 可以运行在多种介质上，如低功耗无线、电力线载波、WiFi和以太网，有利于实现统一通信；IPv6可以实现端到端的通信，无需网关，降低成本；6Lowpan中采用RPL路由协议，路由器可以休眠，也可以采用电池供电，应用范围广，而ZigBee技术路由器不能休眠，应用领域受到限制。6Lowpan标准已经得到大量开源软件实现，最著名的是Contiki、TinyOS系统，已经实现完整的协议栈，全部开源，完全免费，已经在许多产品中得到应用。IPv6/6Lowpan协议将随着无线传感器网络以及物联网的广泛应用，很可能成为该领域的事实标准。

2023年1月27日消息，由近 600 家致力于物联网开放标准的公司所组成的 CSA 连接标准联盟近期宣告发布 Zigbee 标准新功能 Zigbee Direct，可利用随处可见且操作方便的低功耗蓝牙 (BLE) 设备，简化 Zigbee 新设备的入网和已有设备的控制。^[1]

ZigBee是一项新型的无线通信技术，适用于传输范围短数据传输速率低的一系列电子元器件设备之间。 ZigBee无线通信技术可于数以千计的微小传感器相互间，依托专门的无线电标准达成相互协调通信，因而该项技术常被称为Home RF Lite无线技术、FireFly无线技术。ZigBee无线通信技术还可应用于小范围的基于无线通信的控制及自动化等领域，可省去计算机设备、一系列数字设备相互间的有线电缆，更能够实现多种不同数字设备相互间的无线组网，使它们实现相互通信，或者接入因特网。^[1]

ZigBee译为"紫蜂"，它与蓝牙相类似。是一种新兴的短距离无线通信技术，用于传感控制应用(Sensor and Control)。由IEEE 802.15工作组中提出，并由其TG4工作组制定规范。

ZigBee无线通信技术是基于蜜蜂相互间联系的方式而研发生成的一项应用于互联网通信的网络技术。 相较于传统网络通信技术，ZigBee无线通信技术表现出更为高效、便捷的特征。作为一项近距离、低成本、低功耗的无线网络技术，ZigBee无线通信技术其关于组网、 安全及应用软件方面的技术是基于IEEE批准的802 15.4无线标准。该项技术尤为适用于数据流量偏小的业务，可尤为便捷地在一系列固定式、便携式移动终端中进行安装，与此同时，ZigBee无线通信技术还可实现GPS功能。

ZigBee技术本质上是一种速率比较低的双向无线网络技术，其由IEEE.802.15.4无线标准开发而来，拥有低复杂度和短距离以及低成本和低功耗等优点。其使用了2.4GHz频段，这个标准定义了ZigBee技术在IEEE.802.15.4标准媒体上支持的应用服务。ZigBee联盟的主要发展方向是建立一个基础构架，这个构架基于互操作平台以及配置文件，并拥有低成本和可伸缩嵌入式的优点。搭建物联网开发平台，有利于研究成果的转化和产学研对，是实现物联网的 简单途径。

ZigBee①低功耗。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee节点。该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的ZigBee提供电源。

②低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。

③低速率。ZigBee工作在20～250kbps的速率，分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。

④近距离。传输范围一般介于10～100m之间，在增加发射功率后，亦可增加到1～3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。

⑤短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～10s、WiFi 需要3 s。

⑥高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000 个节点的大网。

⑦高安全。ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用访问控制清单(Access Control List, ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。

⑧免执照频段。使用工业科学医疗(ISM)频段，915MHz(美国), 868MHz(欧洲), 2. 4GHz(全球) , 。

ZigBee由于此三个频带物理层并不相同，其各自信道带宽也不同，分别为0.6MHz, 2MHz和5MHz。分别有1个, 10个和16个信道。

这三个频带的扩频和调制方式亦有区别。扩频都使用直接序列扩频(DSSS)，但从比特到码片的变换差别较大。调制方式都用了调相技术，但868MHz和915MHz频段采用的是BPSK，而2.4GHz频段采用的是OQPSK。

在发射功率为0dBm的情况下，蓝牙通常能有10米的作用范围。而ZigBee在室内通常能达到30-50米的作用距离，在室外空旷地带甚至可以达到400米(TI CC2530不加功率放大)。

所以ZigBee可归为低速率的短距离无线通信技术。

无线数据传输

ZigBee简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

组网通信方式

ZigBeeZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事？举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

ZigBee技术为什么要使用自组织网来通信？

网状网通信实际上就是多通道通信，在实际工业现场，由于各种原因，往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通，就像城市的街道一样，可能因为车祸，道路维修等，使得某条道路的交通出现暂时中断，此时由于我们有多个通道，车辆（相当于我们的控制数据）仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制而言则非常重要。

为什么自组织网要采用动态路由的方式？

所谓动态路由是指网络中数据传输的路径并不是预先设定的，而是传输数据前，通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索，分析它们的位置关系以及远近，然后选择其中的一条路径进行数据传输。在我们的网络管理软件中，路径的选择使用的是“梯度法”，即先选择路径最近的一条通道进行传输，如传不通，再使用另外一条稍远一点的通路进行传输，以此类推，直到数据送达目的地为止。在实际工业现场，预先确定的传输路径随时都可能发生变化，或者因各种原因路径被中断了，或者过于繁忙不能进行及时传送。动态路由结合网状拓扑结构，就可以很好解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。

ZigBee与GNU Radio

GNU Radio是免费的软件开发工具套件。它提供信号运行和处理模块，用它可以在易制作的低成本的射频（RF）硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。这套套件广泛用于业余爱好者，学术机构和商业机构用来研究和构建无线通信系统。GNU Radio 的应用主要是用Python 编程语言来编写的。但是其核心信号处理模块是C++在带浮点运算的微处理器上构建的。因此，开发者能够简单快速的构建一个实时、高容量的无线通信系统。尽管其主要功用不是仿真器，GNU Radio 在没有射频RF 硬件部件的境况下支持对预先存储和（信号发生器）生成的数据进行信号处理的算法的研究。

ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee网络中的设备可分为协调器(Coordinator)、汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色。

与此同时，ZigBee作为一种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。

ZigBee 协议属于高级通信协议，是基于上世界的IEEE协会制定的802协议，主要约束了网路的无线协议、通讯协议、安全协议和应用需求等方面的标准，其有效转播速率可以达到300Kbps （千比特率）。 和计算机通信的模式类似，ZigBee的网络协议是分层结构，自下而上主要由五层结构构成，其中包括用户层，ZigBee联盟和 IEEE802.15.4协议。 

Zigbee的结构分为4层：分别是物理层，MAC层，网络/安全层和应用/支持层。 其中应用/支持层与网络/安全层由Zigbee联盟定义，而MAC层和物理层由IEEE802.15.4协议定义，以下为各层在Zigbee结构中的作用：

物理层：作为Zigbee协议结构的最低层，提供了最基础的服务，为上一层MAC层提供了服务，如数据的接口等等。同时也起到了与现实（物理）世界交互的作用；

MAC层：负责不同设备之间无线数据链路的建立，维护， 结束，确认的数据传送和接收；

网络/安全层：保证了数据的传输和完整性，同时可对数据进行加密；

应用/支持层：根据设计目的和需求使多个器件之间进行通信。^[2]

Zigbee协议在满足条件的情况下，协调器将会自动组网。 Zigbee 组网有两个鲜明的特点：①一个Zigbee 网络的理论最大节点数就是2的16次方也就是65536个节点，远远超过蓝牙的8个和Wifi的32个。 ②网络中的任意节点之间都可进行数据通讯。 在有模块加入和撤出时，网络具有自动修复功能。这里有一个简单的例子：当一些人各自拥有一个网络模块终端时，只要他们在网络模块通信的范围内自动找到对方，他们就可以快速形成互连的网络。 此外，由于人员的流动，他们之间的网络连接也会发生变化。因此，该模块还可以通过重新搜索通信对象，确定它们之间的联系来重置原始网络，这就是Zigbee的自组网。

1．数据速率比较低，在2.4GHz的频段只有250Kb/S，而且这只是链路上的速率，除掉信道竞争应答和重传等消耗，真正能被应用所利用的速率可能不足100Kb/s，并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分，因此不适合做视频之类事情。

适合的应用领域——传感和控制

ZigBee2.在可靠性方面，ZigBee有很多方面进行保证。物理层采用了扩频技术，能够在一定程度上抵抗干扰，MAC应用层(APS部分)有应答重传功能。MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道，可以起到避开干扰的作用。当ZigBee网络受到外界干扰，无法正常工作时，整个网络可以动态的切换到另一个工作信道上。

3．时延由于ZigBee采用随机接入MAC层，且不支持时分复用的信道接入方式，因此不能很好的支持一些实时的业务。

4．能耗特性 能耗特性是ZigBee的一个技术优势。通常ZigBee节点所承载的应用数据速率都比较低。在不需要通信时，节点可以进入很低功耗的休眠状态，此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一。由于一般情况下，休眠时间占总运行时间的大部分，有时正常工作的时间还不到百分之一，因此达到很高的节能效果。

5．组网和路由性——网络层特性

ZigBee大规模的组网能力——每个网络65000个节点，而每个蓝牙网络只有8个节点。

因为ZigBee底层采用了直扩技术，如果采用非信标模式，网络可以扩展得很大，因为不需同步而且节点加入网络和重新加入网络的过程很快，一般可以做到1秒以内，甚至更快。蓝牙通常需要3秒。在路由方面，ZigBee支持可靠性很高的网状网的路由，所以可以布置范围很广的网络，并支持多播和广播特性，能够给丰富的应用带来有力的支持。

ZigBeeZigBee作为一种个人网络的短程无线通信协议，已经日益为大家所熟知，它最大的特点就是低功耗、可组网，特别是带有路由的可组网功能，理论上可以使ZigBee覆盖的通讯面积无限扩展。相对蓝牙，红外的点对点通信，和WLAN的星状通信，ZigBee的协议就要复杂得多了。那么我们究竟是该选择ZigBee芯片去自己开发协议呢，还是直接选择已经带有了ZigBee协议的模块直接应用呢？

玩转芯片的代价：开发时间周期长；人力和技术储备雄厚。

市场上的ZigBee射频收发“芯片”实际上只是一个符合物理层标准的芯片，它只负责调制解调无线通讯信号，所以必须结合单片机才能完成对数据的接收发送和协议的实现。而单芯片也只是把射频部分和单片机部分集成在了一起，不需要额外的一个单片机，它的好处是节约成本，简化设计电路，但这种单芯片也并没有包含ZigBee协议在里面。

这两种情况都需要用户根据单片机的结构和寄存器的设置并参照物理层部分的IEEE802.15.4协议和网络层部分的ZigBee协议自己去开发所有的软件部分。这个工程量对于做实际应用的用户来讲是很大的，开发周期以及测试周期都是非常之长的，更由于是无线通讯产品，它的产品质量也不是很容易得到保障的。

ZigBee即便许多ZigBee公司都提供自家芯片的ZigBee协议栈，但这只是提供一种协议的功能，而并不代表它具有真正的可应用性和可操作性，因为它并没有提供一个对用户的数据接口的详细描述，用户怎么才能不顾及芯片内部的程序而很简单轻松的就把自己的数据通过芯片发送出去，甚至组成路由获取传送更远方产品的数据，这都不是只包括了ZigBee协议栈的芯片就能简单实现的，ZigBee协议栈只是说它有了协议的所有组成部分，而究竟怎么把每部分结合并有条不紊的运转起来，并怎么实现和用户自己数据的协议通讯？一个只包含了ZigBee协议栈的芯片是不可能实现得了的。

直白点讲，这些需要用户根据完整的协议代码和自己上层的通讯协议，再去一点一点每个部分的去修改协议栈中的内容，才能完成简单的数据无线收发，而要完成一条路由，甚至整个网络的通信，那调试测试的时间则会需要更长的。那么对于做实际应用的用户来讲将会大大耽误开发周期，并且这种具有复杂协议的无线产品会具有更多的不定因素，更易受到外界环境条件的影响，在实际开发中遇到的问题将会五花八门，难于应付。

玩转模块的代价：省去ZigBee开发周期，能在推广项目上抢到先机。

优秀可靠的ZigBee应用“模块”具有在硬件上设计紧凑，体积小，贴片式焊盘设计，可以内置Chip或外置SMA天线，通讯距离从100米到2500米不等，还包含了ADC，DAC，比较器，多个IO，I2C等接口和用户的产品相对接。软件上包含了完整的ZigBee协议栈，并有自己的PC上的配置工具，采用串口和用户产品进行通讯，并可以对模块进行发射功率，信道等网络拓扑参数的配置，使用起来简单快捷。

透传模块的好处在于用户不需要考虑模块中程序如何运行的，用户只需要将自己的数据通过串口发送到模块里，然后模块会自动把数据用无线发送出去，并按照预先配置好的网络结构，和网络中的目的地址节点进行收发通讯了，接收模块会进行数据校验，如数据无误即通过串口送出。不过大多数用户应用ZigBee技术，都会有自己的数据处理方式，以致每个节点设备都会拥有自己的CPU以便对数据进行处理，所以仍可以把模块当成一种已经集成射频、协议和程序的“芯片”。国内外各个ZigBee芯片厂商及模块厂商产品比对：

（此对比表格都仅对于贴片式便于嵌入的模块并仅依据各厂商的产品手册提供的性能参数进行对比，但是如上海数传等厂商，本人在官网上并没法找到详细的产品手册，也有部分厂商是模棱两可的参数说明，如此表格有错误的地方，欢迎使用过的或者了解其模块的朋友可以对表格进行修改完善。）

国内做ZigBee模块的厂商并不多，本人也只是挑选了部分个人熟知的厂商进行了一个小对比，部分厂商的产品本人也并未入手进行过测试，所以室内室外的通信距离本人并不是很清楚。有些厂商会加外部功放，有些并没有加，以至于通信距离上来说都是不同的，并且无线通信产品特别是ZigBee，环境对其的通信距离影响很大，各厂商的实测环境也各不相同（有些是置高，有些是功放较大），产品手册上的通信距离最好只是作为一个衡量标准，仅供参考之用。

假如对这方面有兴趣的朋友，或者正想使用ZigBee进行现场应用的朋友，询问相关模块的时候最好将自己的需求进行一个较为清晰的定位，如距离、数据量、组网、应用场景等。因为ZigBee为近距离、低功耗、小数据量的技术，所以具体应用要求比较高，如在不考虑功耗的情况下，对于距离要求较高的应用，可以使用号称点对点能够传10Km~20Km远的XBEE模块；如温湿度等数据采集，需要功耗较低，数据量不大，距离近的可以使用一些公司的低功耗模块（距离远就牺牲了功耗），可以使用顺舟科技等公司的模块。值得一提的是，由于ZigBee采用随机接入MAC层，且不支持时分复用的信道接入方式，部分ZigBee模块一般会对数据进行校验，返回ACK等操作（一般射频芯片等硬件层会自带，部分公司模块会在程序上也进行相应操作），网络节点数越多，整个网络所有节点采集的数据到服务器的时间就越长，因此不能很好的支持一些实时性要求较高的业务。

ZigBee联盟是一个高速增长的非牟利业界组织，成员包括国际著名半导体生产商、技术提供者、代工生产商以及最终使用者。成员正制定一个基于IEEE802.15.4、可靠、高性价比、低功耗的网络应用规格。^[3]

2012年4月，国际ZigBee联盟推出了ZigBee Light Link，便意味着设定了共同标准，可有效地解决上述问题。通过全球主要照明设备制造商的共同开发，ZLL不仅定义了一种先进的灯控应用信息传递协议，而且还纳入一种简单的配置机制，使消费者可以开箱即用，系统配置就像按一下按钮一样简单。除了这些新特点外，ZigBee Light Link具有所有ZigBee网络的固有技术优势，实现了基于IEEE802.15.4的低功率、低成本、健壮、安全的无线网络。

与家居自动化(ZigBee Home Automation)等其他ZigBee应用标准不同，ZigBee Light Link是专门针对照明应用设计的。得益于这种优化设计，ZLL产品可轻松实现颜色设置、调光级数和亮度设置、存储情景模式和自动灯控，从而实现最大程度的便利及最高能效。设计师可以针对不同的应用场合自主决定赋予产品哪些功能。系统功能可以像开/关灯一样简单，也可以如功能齐全的家居照明方案一样复杂。无论做出什么选择，产品都具有互操作性。

ZigBee这项新标准迅速得到了飞利浦、GE等各大国际照明厂商的推崇与支持，的国内照明企业也都在积极的推进ZLL协议在智能照明领域的落地。上海顺舟科技率先推出了基于ZLL协议的ZigBee模块，为传统的照明灯具厂商提供一揽子的智能照明解决方案。

通过全球主要照明设备制造商的共同开发，ZLL不仅定义了一种先进的灯控应用信息传递协议，而且还纳入一种简单的配置机制，使消费者可以开箱即用，系统配置就像按一下按钮一样简单。除了这些新特点外，ZigBee Light Link具有所有ZigBee网络的固有技术优势，实现了基于IEEE802.15.4的低功率、低成本、健壮、安全的无线网络。^[2]

ZigBee Light Link的总体特点：

·家庭领域的低成本无线灯控解决方案

·安装简单直观、无需额外工具和专业知识

·系统易于扩展，产品具有互操作性

·可靠、稳健的网络技术，且与其它ZigBee标准与设备兼容

·主要照明设备制造商构建全球生态系统，为终端用户创造价值

·遍布全球的成熟产业链——低成本、高性能的SoC解决方案

·经认证的货架软件解决方案

ZigBee Bulding Automation是能够对商业楼宇系统进行安全可常监控与控制的互操作性产品的全球标准，它是唯BACnet@认可的商业楼宇无线网状网络。利用ZigBee Building Automation的产品使楼字拥有者和运营者能够控制里多楼宇类型(以前不能覆盖的房间或破感区域)，这都要归功于其低功耗无线运作。现有的有线BACnet楼宇自动化系统可以更低的运作成本、更方便地进行拓展。这项标准由众多联盟成员共同制定，Conver-gence Wireless、江森自控施耐德电气、西门子、英格索和Ubilogixn做出了巨大贡献。

随着国内经济的高速发展，城市的规模在不断扩大，尤其是各种交通工具的增长更迅速，从而使城市交通需求与供给的矛盾日益突出，而单靠扩大道路交通基础设施来缓解矛盾的做法已难以为继。在这种情况下，智能公交系统(Advanced Public Transportation Systems，APTS)也就应运而生，并且成为国内研究的热点。在智能公交系统所涉及的各种技术中，无线通信技术尤为引人注目。而ZigBee作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术，更是得到了越来越广泛的关注和应用。市场上也出现了大量与ZigBee相关的各种产品，根据中国物联网校企联盟的统计分析表明：ZigBee虽然广受推崇，但是在数据中，推出ZigBee相关产品的中小型企业在2012年的发展并不可观。

ZigBee其中，比较有竞争力的ZigBee解决方案主要有下面几种：

(1)Freescale：MC1319X平台;

(2)Chipcon：SoC解决方案CC2530;

(3)Ember：EM250ZigBee系统晶片及EM260网络处理器;

(4)Jennic的JN5121芯片;

经过市场调研，发现Freescale的MC1319X平台功耗低、价格低廉、硬件集成度高，方便二次开发，射频通信系统的稳定性高。所以，在本文的设计中选用了MaxStream公司与ZigBee兼容的以FreescaleMC1319x芯片组为核心的XBeeProRF模块。下面主要介绍XbeePro的特性、接口应用、操作模式以及在智能公交无线网络中的应用。

在站牌处通常会有多辆公交车同时到达，一个站牌对应多辆公交车，适合使用星状网布线网络。但为了保证网络的可靠性，当公交车站牌外的通道阻塞时，可以通过其它公交车路由节点转发到站牌，本设计采用网状(Mesh)网模型。可将分布在公交线路上的电子站牌配置为协调器，而将到达的公交车配置为路由器。

当站牌上ZigBee网络协调器选择一个信道和PANID并启动时，便建立了一个ZigBee个人局网(PAN)。一旦协调器已启动PAN，便可允许路由器和终端设备结点加入PAN。路由器加入PAN时，将收到一个16位的网络地址，并且能够发送和接收来自PAN内其他设备的数据。PAN协调器的网络地址总是0。由于站牌上ZigBee模块的网络物理地址是唯一的，可以通过物理地址向站牌发送信息。

(5)在3.3V电源下，发送电流为215mA，接收电流为55mA：

(6)在网络性能方面，具有DSS(直接序列扩频)功能，可以组成对等网、点对点及点对多点网络，具有12个软件可选的直接序列信道，每个信道有65000个可用网络地址。

XBeePro模块体积小，功耗低，接口简单，容易使用，非常适用于低数据速率的短距离通信应用，尤其是无线传感网络的设计应用。XBeePro模块还提供有免费X-CTU测试软件以便能够轻松测试和配置网络。该模块还可以通过下载该公司最新的固件(Firmware)，使用户在使用原有硬件模块的基础上，获得最新的功能，从而为设计提供了极大的灵活性。

2XBeePro模块的操作模式

XBeePro有空模式、接收模式、发送模式、睡眠模式和命令模式等5种操作模式，如图3所示。每一种操作模式都有透明方式和应用程序接口(API)方式两种操作方式。当工作在透明方式时，模块可起到替代串口线的作用，并以字节为单位来处理各种信息;当工作在API方式下，所有进出模块的数据均被包含在定义模块的操作和事件的帧结构中^[4]。