ZigBee無線通信技術(shù)及其應(yīng)用研究

張琦

摘 要：ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功率的無線通信技術(shù)，主要適合應(yīng)用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，能夠通過嵌入各種設(shè)備來發(fā)揮無線通訊作用。本文主要描述了無線通訊技術(shù)協(xié)議的標準和基本特點，并且對于無線通信技術(shù)的各項技術(shù)支持做出了詳細的描述。通過闡述無線通訊技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域，統(tǒng)一探討了無線通訊技術(shù)在應(yīng)用設(shè)計當中存在的共性問題，結(jié)合一些應(yīng)用實例，以及一些硬件和軟件專業(yè)設(shè)置的過程，對這些共性問題，提出了一些解決方法。

關(guān)鍵詞：無線通信；技術(shù)；協(xié)議；應(yīng)用

引言：

伴隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進步，以及網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的普及，人們對于無線通信技術(shù)的需求量越來越高，因此，本文所提及的這種具有短程連接、低功率運行而且成本廉價的無線通信技術(shù)，成為了當下人們關(guān)注的重點。ZigBee名字的主要來源于一個生物，就是蜜蜂這種生物，蜜蜂屬于群居性生物，主要依靠蜂群來得以繁衍和生存，并且能夠通過特殊的語言ZigZag來及時地分享所發(fā)現(xiàn)的食物來源地。非常符合無線通訊技術(shù)對于人們發(fā)揮的作用，這種低速率、低功率就可以運行的無線通訊技術(shù)，更加貼近于現(xiàn)代化的生活需求，可以滿足各個領(lǐng)域的應(yīng)用需要。

一、無線通訊技術(shù)的原理和特點

（一）無線通訊技術(shù)應(yīng)用的基本原理

無線通訊技術(shù)是一種在低功率且低數(shù)據(jù)速率的條件下就能夠運行的，近距離、結(jié)構(gòu)簡單、成本廉價的雙向無線通信技術(shù)或稱為無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)主要適合應(yīng)用于承擔較小的數(shù)據(jù)流量的業(yè)務(wù)，可以鑲嵌入任何的設(shè)備當中，同時還能夠發(fā)揮實時的地理定位功能。能夠同無線通訊技術(shù)進行兼容的設(shè)備，都具有網(wǎng)絡(luò)中的拓撲結(jié)構(gòu)，這一拓撲結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒚恳粋€單個的階段得以很大程度上的延伸，擴大節(jié)點的傳輸范圍，能夠滿足目標市場的瞄準工業(yè)，家庭以及一些醫(yī)學領(lǐng)域的需求。

1.物理層

物理層在設(shè)計階段，就比較偏向低成本和高層次的集成需求。物理層在進行工作時，工作頻率一般需要符合標準，特定標準的工作頻率一般分為三種，每一個工作頻段可以應(yīng)用三個通訊通道，三個通訊通道傳輸速率各不相同，但具有一定的傳輸范圍限制。一般情況下，為了避免傳輸通道受到影響，通常對每個頻段應(yīng)用直接序列擴頻技術(shù)，將分散的信號聚集在一起，其他化零為整的作用。同時采取特殊的編碼方式，對信號進行傳輸，避免其他信號或因素的干擾。對于大多數(shù)的低端設(shè)備來說，應(yīng)用直接序列擴頻技術(shù)，很大程度上會使得模擬的電路變得簡單化，是通訊通道具有更高的容錯性質(zhì)。

2.媒體存儲控制層

針對于媒體存取控制這一方面，通常應(yīng)用標準的無線局域網(wǎng)，對于提高系統(tǒng)的兼容性有幫助。應(yīng)用媒體存儲控制層的設(shè)計，能夠使得復(fù)雜的各種拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，變得簡單化，同時能夠有效地提高對于網(wǎng)絡(luò)功率的管理效率。由國際無線通用聯(lián)盟做設(shè)計的通訊標準，對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用編程接口進行了集中的標準化，并且定義了網(wǎng)絡(luò)層、安全層等各種應(yīng)用產(chǎn)品的資料。

（二）無線通訊技術(shù)的技術(shù)特點和傳輸數(shù)據(jù)的特殊類型

根據(jù)無線通訊技術(shù)應(yīng)用的實際情況，并且綜合無線通訊技術(shù)的技術(shù)本質(zhì)，能夠得出該項技術(shù)的技術(shù)特點，即功率低、用時長短、操作簡單；很強的可靠性、高強度的擴充能力以及在裝置安裝和維護過程當中的低成本；通訊技術(shù)協(xié)議程序簡單，且在國際上都是通用的。

無線通訊技術(shù)自始至終都是以實現(xiàn)低價格的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用為目標，無論擴展能源監(jiān)控、機電控制、照明系統(tǒng)控制、家庭安全，以及無線射頻遙控等各種領(lǐng)域。無線通訊技術(shù)往往在傳遞少量數(shù)據(jù)信息時，才能發(fā)揮很大的作用。無線通訊技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)念愋?，主要分為三種：

1.周期性數(shù)據(jù)

周期性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)控制速率，可以根據(jù)不同的應(yīng)用進行自動化設(shè)置，比如傳感器所涉及傳遞的周期性數(shù)據(jù)。

2.間斷性數(shù)據(jù)

階段性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率，主要由于應(yīng)用或外部激勵來完成定義的，例如在對電燈開關(guān)進行控制過程中傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)據(jù)，就是屬于間斷性數(shù)據(jù)。

3.反復(fù)且低反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)

這種容易反復(fù)且反應(yīng)時間較低的數(shù)據(jù)速率，通常是根據(jù)實際完成定義的，就像無線鼠標在應(yīng)用過程中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

（三）無線通訊網(wǎng)絡(luò)的形成和發(fā)展

要完成無線通訊網(wǎng)絡(luò)的形成，首先需要應(yīng)用自由形式變形的網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器。通過這種形式的網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器，對未知的通道進行掃描，從而發(fā)現(xiàn)最適合搭建網(wǎng)絡(luò)的最佳信息通道；其次是將其它自由形式變形后加入到新興的網(wǎng)絡(luò)當中。

大多數(shù)情況下，人們都可以根據(jù)自身喜好來完善各個裝置在網(wǎng)絡(luò)當中發(fā)揮的功能和充當?shù)慕巧崆皩γ恳粋€編排完成的程序，進行功能定義。舉一個例子來說，當協(xié)調(diào)劑發(fā)揮掃描搜索功能時，能夠及時發(fā)現(xiàn)沒有經(jīng)過應(yīng)用的信息通道，從而搭建一個新興的網(wǎng)絡(luò)。而路由器的掃描搜索功能，則是當發(fā)現(xiàn)一個已經(jīng)被激活的信息通道時，能夠及時地將其與網(wǎng)絡(luò)連接，之后允許其它裝置進行連接。而網(wǎng)絡(luò)末端裝置所發(fā)揮的作用，通常是在已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)當中。

二、無線通訊技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

在個人技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)代，無論是在企業(yè)應(yīng)用，還是日常生活中的實際需求，無線設(shè)備已經(jīng)逐漸替代有線設(shè)備，成為一種發(fā)展趨勢，并且對于無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性和低功率消耗需求非常高。例如：在企業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)領(lǐng)域，無線通信技術(shù)能夠幫助企業(yè)生產(chǎn)完成自動化，改進各項公共設(shè)施的基本設(shè)備，完善能源管理、物流追蹤以及安全控制各方面的存在的問題，同時能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的安全隱患，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，對設(shè)備進行維修，實時保證工業(yè)生產(chǎn)的高效率進行。在人們?nèi)粘Ｉ畹募彝ヮI(lǐng)域，應(yīng)用無線通信技術(shù)，能夠節(jié)約各種家電設(shè)備的安裝成本。各種家庭所需的電子設(shè)備，都可以通過無線通訊技術(shù)搜集到各種信息和數(shù)據(jù)，更加符合人們?nèi)粘Ｉ睿瑢τ诩译姷男枨?，是人們的日常生活更加趨于自動化、自動化和?shù)字化。

結(jié)束語：

無線通訊技術(shù)作為現(xiàn)代新興的一種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，彌補了現(xiàn)在低成本、低功率、低速率的市場空缺，在各個領(lǐng)域都能發(fā)揮出關(guān)鍵的作用。無線通訊技術(shù)的應(yīng)用給企業(yè)的日常生產(chǎn)和人們的日常生活帶來了很大的滿足，提高了各領(lǐng)域的智能化、自動化、現(xiàn)代化格局，改善人們生活的方式和體驗。因此，相關(guān)研究人員和部門，應(yīng)該提高對于無線通訊技術(shù)研究的重視度，并且將無線通訊技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)移到各個領(lǐng)域，完善該項技術(shù)的市場推廣和宣傳，促進無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展。

參考文獻：

[1]黃金剛.基于ZigBee的無線通信技術(shù)及其應(yīng)用分析[J].中國新通信，2016，18（14）：113

[2]張夢博.無線通信技術(shù)的分類及發(fā)展[J].電子世界，2017（16）：38

[3]林錕昀.電信無線通信網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用[J].中國新通信，2016，18（22）：91

[4]曹凱.無線通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（05）：192