一种崭新的无线通信网络标准－ZigBeeppt.ppt

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1、一种崭新的无线通信网络标准ZigBee,张洁涛2005-06-26,2005-06-26,2,内容,无线通信基础现代无线通信标准ZigBee网络标准ZigBee开发平台和产品,2005-06-26,3,内容,无线通信基础现代无线通信标准ZigBee网络标准ZigBee开发平台和产品,2005-06-26,4,无线设备,常见无线通信设备收音机电视机遥控器手机不同种类的无线设备工作方式不同，也工作在不同的频段,2005-06-26,5,无线频谱,2005-06-26,6,无线通信系统模型,发射机接收机,2005-06-26,7,无线电波的传播特性(1),2005-06-26,8,无线电波的传播特性

2、(2),2005-06-26,9,无线网络拓扑结构(1),直接连接取代有线连接点对点通信如：红外线 IrDA,2005-06-26,10,无线网络拓扑结构(2),星型网络拥有一个中心路由和控制点所有数据都经过中心控制点支持点对点、点对多点通信如：Wi-Fi、GSM、Bluetooth等,2005-06-26,11,无线网络拓扑结构(3),树状网络特性和星型网络类似网状网络多路径数据传输自行配置和修复如：ZigBee,2005-06-26,12,无线网络的复用技术,FDD：频分复用 TDD：时分复用,2005-06-26,13,无线网络的多用户接入技术,2005-06-26,14,扩频通信原理(

3、发射机),2005-06-26,15,扩频通信原理(接收机),2005-06-26,16,内容,无线通信基础现代无线通信标准ZigBee网络标准ZigBee开发平台和产品,2005-06-26,17,现代无线标准(1),3G第三代移动通信协议：W-CDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA频段：2GHz附近速率：最高达2Mbps特点：支持多媒体播放， 收看电视,2005-06-26,18,现代无线标准(2),Wi-Fi遵循IEEE802.11a/b/g协议应用：上网、视频、电脑 联网频段：2.4 / 5.0 GHz速率：1154 Mbps通信模式：扩频距离：100m,2005-06-26

4、,19,现代无线标准(3),Bluetooth蓝牙遵循IEEE802.15.1协议应用：取代有线频段：2.4GHz通信模式：跳频速率：1Mbps距离：10m,2005-06-26,20,现代无线标准(4),UWB超宽带通信协议：IEEE802.15.3应用：家庭高速无线接入频段：3.110.6GHz协议标准未完成WiMax城域无线网NFC近场通信,2005-06-26,21,内容,无线通信基础现代无线通信标准ZigBee网络标准ZigBee开发平台和产品,2005-06-26,22,ZigBee联盟简介,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

5、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,2005-06-26,23,为何需要ZigBee技术,专门为远程监控和控制的无线网络？网络存在的实用性？ZigBee技术应具备的特性低成本：只需几美元就可以添加进产品低功耗：典型应用普通电池应能工作约1年低复杂度：必须非常容易使用快速、可靠、安全不同厂商生产的产品可兼容,2005-06-26,24,ZigBee技术目标市场和应用,ZigBee简单有效的无线控制手段,车辆监控,電子消費產品,電視錄像機DVD/CD无

6、线遙控器,電腦設備,工業自动控制,資產监控管理生產過程監控環境及能源管理,保健,樓宇自動化,保安系統大型空調系統自動讀表系統照明控制門禁系統,病人監護系統健身監察系統,2005-06-26,25,家居监控网络示意图,2005-06-26,26,ZigBee技术的主要优点,功耗低：发射功率仅1mW，还可采用休眠模式；两节5号电池可工作12年。成本低：由于传输速率低，网络协议简单，成本较低，而且ZigBee协议免专利费。时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。网络容量大：网络可容纳65,000个设备。传输可靠：采用碰撞避免策略，同时为需要固定带宽

7、的业务预留专用时隙。安全：采用AES-128加密算法，各个应用可灵活确定其安全属性。,2005-06-26,27,ZigBee协议模型,2005-06-26,28,物理层(1),遵循IEEE802.15.4协议。物理层是协议的最底层，承付着和外界直接作用的任务。主要目的：控制RF收发器工作。调制方式：扩频通信信号传输距离：50m（室内），150m（室外）。,2005-06-26,29,物理层(2),2005-06-26,30,物理层(3),2005-06-26,31,媒体接入控制层(1),遵循IEEE802.15.4协议负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束确认模式的数据传送和接收可选时隙，

8、实现低延迟传输支持各种网络拓扑结构网络中每个设备为16位地址寻址,2005-06-26,32,媒体接入控制层(2),全功能器件 FFD可工作于所有网络结构可作为网络协调器可与网络中任何节点通信简化功能器件 RFD仅可和网络中的FFD通信不能作为网络协调器,2005-06-26,33,媒体接入控制层(3),周期性的数据通信由用户决定周期的长短如：烟雾传感器间歇性的数据通信由用户或外界事件引发决定间歇长短如：电灯开关重复而快速反应的数据通信指定固定的时隙进行通信如：鼠标、键盘,2005-06-26,34,网络及安全层,建立新的网络处理节点的进入和离开网络根据网络类型设置节点的协议堆栈使网络协调器对

9、节点分配地址保证节点之间的同步提供网络的路由保证数据的完整性使用可选的AES-128对通信加密,2005-06-26,35,应用层,应用支持层维持器件的功能属性应用支持层发现该器件工作空间中其他器件的工作应用支持层根据服务和需求使多个器件之间进行通信应用层主要根据具体应用由用户开发,2005-06-26,36,ZigBee与其他无线标准的对比,2005-06-26,37,内容,无线通信基础现代无线通信标准ZigBee网络标准ZigBee开发平台和产品,2005-06-26,38,ZigBee开发平台(1),Chipcon CC2420开发平台全球首个ZigBee收发器CC2420仅支持2.4G

10、Hz支持RS232/USB接口开发,2005-06-26,39,ZigBee开发平台(2),Microchip: PICDEM Z 演示平台PIC控制器CC2420收发器仅支持2.4GHz频带支持RS232/Ethernet接口开发,2005-06-26,40,ZigBee开发平台(3),NEC开发平台78K0/K1控制器CC2420收发器仅支持2.4GHz频段支持USB接口开发,2005-06-26,41,ZigBee开发平台(4),Helicomm: EZ-Net DevKit支持2.4GHz和915MHz应用支持AT指令或通用的RS232串口,2005-06-26,42,ZigBee开发

11、平台(5),Helicomm新型RF/MCU的ZigBee无线模块 (2005年5月)将传统的RF和MCU分立模块组合在一起 Freescale的RF 和MCU器件 Helicomm的无 线模块设计 ,2005-06-26,43,ZigBee产品(1),日本OKI太阳能电池的ZigBee传感器网络实验机 (2005年1月）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,2005-06-26,44,ZigBee产品(1),2005-06-26,45,ZigBee产品(2),OKI的ZigBee生物传感器节点(2005年2月

12、)应用在医院等医疗单位患者实时身体状况信息通过ZigBee网络传送给医生或护理师,2005-06-26,46,ZigBee产品(3),日立的压力检测传感器(2004年12月)用于大型机械和建筑物的安全监控支持ZigBee规格，通信距离达100米每5分钟通信一次，1节5号锂电池可工作3年以上,2005-06-26,47,ZigBee产品(4),三菱的ZigBee无线传感器(2004年10月)尺寸：5.4cm x 4.4cm x 0.8cm传感器模块配备温度、湿度、加速度、光照度、紫外线、人体感应及声压传感器用于家庭保安系统,2005-06-26,48,ZigBee产品(5),韩国 Pantech

13、&Curitel 手机(2004年12月)全球第一个内嵌ZigBee模块手机可实现对家庭电灯、电脑的开关和对湿度、温度的控制,2005-06-26,49,ZigBee产品(6),Lusora垂饰(2005年2月)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,2005-06-26,50,ZigBee产品(7),菲利普楼宇无线照明控制照明开关光暗控制可根据光线亮度自动调节网络可随意增添传感器,2005-06-26,51,为何选择ZigBee技术？,便宜超长电池寿命容易安装和使用安全稳定支持庞大的网络节点全球通用,2005-06-26,52,ZigBee市场预测,ZigBee联盟45年内每个家庭拥有50个ZigBee设备2007年ZigBee市场为13亿美元未来67年家庭用户将占2/3ABI2005年全球ZigBee芯片出货1百万2006年出货达8千万In-Stat2007年ZigBee市场为7亿美元每个家庭拥有100130个ZigBee设备,2005-06-26,53,一种崭新的无线网络通信标准ZigBee,谢 谢,,