ZigBee技术距离我们还有多远

2008-05-05 14:26:14来源: 电子工程世界 汤宏琳

  “ZigBee大量应用的最大挑战是软件,”德州仪器低功耗射频业务全球业务总监Emmanuel Sambuis日前对电子工程世界记者坦言。多数人是以观赏的眼光看待蜜蜂的“8字舞”(英文中称为“ZigZag舞步”),殊不知ZigZag还是蜂群赖以生存和发展的通信方式。得名于蜜蜂“8字舞”的短距无线技术ZigBee凭借其低功耗、低成本的优势正悄然闯入我们的生活。

  然而,ZigBee标准自2004年首次确定以来,并没有像拥护者希望的那样得到大规模应用。但很多厂商还在不断对其下注。

  中国:智能家居最先启航

  ZigBee未能如愿迅速普及的原因来自于多方面,一是终端产品和应用大多处于研发阶段,真正上市的少;二是点对多点应用较多,体现ZigBee优势的网状网络应用少;三是基于ZigBee标准协议的应用少,不少客户都是基于802.15.4底层而采用私有协议;四是潜在应用多,但市场缺乏明确方向。

  诚然,提及ZigBee的应用,可以列举出如家庭和楼宇自动化、工业监控、设备跟踪、低功耗无线传感器网络、机顶盒与遥控、自动抄表及医疗等诸多应用。仅以抄表系统为例,每个家庭都有不同的表,包括电表、水表、气表,不同的表都有对应的协议栈,所以就要求不同的表可以互相沟通,进行能源管理。智能家居也是如此,如果灯控和探头中间没有一个标准的协议栈的话,沟通就会很困难,基于ZigBee的标准协议栈可以轻易解决这个问题。但是真正的特色应用还未显现。

  “与美国最先应用到AMI(先进测量设施)中不同,ZigBee将在欧洲、中国最先应用到智能家居系统,”Sambuis预测。

  想像一下,家中五、六个遥控器的烦恼似乎一下子全解决了,因为智能遥控器会变成你想要的电灯、电视、DVD、音响或空调的遥控器,当你拿起电话,DVD会自动暂停播放,电视机会变成静音,灯会自动控制明暗。

  那么ZigBee在现在大热的手机领域又将如何呢?Sambuis的回答很耐人寻味。他称在短期内ZigBee不会应用到手机中。当然,大量应用于手机中的蓝牙技术也有其缺点:仅以家居照明为例,该应用对于功耗的要求十分严苛,而蓝牙的功耗并不低,这时ZigBee的低功耗技术派上了大用场。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。相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

  “当然,贵重医疗仪器的定位是未来潜在应用之一,”Sambuis说。此外,在美国也有人把这个定位功能应用到停车场,在美国汽车出租的公司有很多汽车,在停车场里面基本上很难查找,所以他们把ZigBee芯片放在每一台汽车中,然后在停车场布置一个ZigBee网络,从而很方便给客户找到所需的车。

  日益成长的Zigbee技术是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线标准研制开发的组网、安全和应用软件方面的技术标准。与其他无线标准如802.11或802.16不同,Zigbee和802.15.4以250Kbps的最大传输速率承载有限的数据流量。

 

  IEEE 802.15.4与ZigBee的角色分工就如同IEEE 802.11与Wi-Fi的关系。ZigBee建立在802.15.4标准之上,它确定了可以在不同制造商之间共享的应用纲要。802.15.4仅仅定义了实体层和介质访问层,并不足以保证不同的设备之间可以对话,于是便有了ZigBee联盟。 所以802.15.4不一定用ZigBee协议栈,反过来如果ZigBee协议栈一定是使用802.15.4。


数据来源:ABI Research,2007 年

  然而, 不管是802.15.4专用的协议栈还是ZigBee的标准协议栈,硬件都是同一个硬件,所以全球的分析数据是将二者放在一起的。2005年到2012年63%的年均复合增长率也正显示着ZigBee的巨大潜力,可以想像在未来的3~5年,ZigBee将悄然入侵我们的生活。

  加速设计的第三条路

  而德州仪器在2008年4月24日最新产品的推出,寄望于在未来ZigBee快速发展的几年“可以帮客户挑一些担子”,将协议栈的内容做好,以期加速ZigBee市场的开发,CC2480正是顺应这个趋势的Z-Accel(Accel即acceleration,取加快速度的意思)产品系列中符合ZigBee标准的第一代网络处理器。

  以往的解决方案通过两种途径实现ZigBee:集成RF和MCU的单芯方案以及RF和MCU的双芯方案。如果设计的空间不足,可以考虑单芯的解决方案,从手机上单芯渐成趋势可以窥见一斑。而如果需要发挥空间更大、弹性更大的设计,可以采用RF和MCU的双芯片方案。这两个不同的选择其实有一点共同的地方,客户都要花很多时间的来处理ZigBee协议栈的操作。而此次德州仪器产品的推出,恰恰提供了传统之外的第三条途径:ZigBee网络处理器加MCU的双芯片方案。

  德州仪器的Z-Accel 是一套解决方案,Z-Stack软件ZigBee-2006 协议栈可在ZigBee 处理器上运行,而应用程序则能在外部 MCU 上运行。CC2480 能够处理所有时序关键型与处理密集型 ZigBee协议任务,而将应用 MCU 的资源占用空间释放出来用于满足其他应用要求。CC2480 不仅能够通过 SPI 或 UART 接口与各种 MCU 通信,还能与 TI 的 MPS430等器件相结合。

  而往往人们不仅仅需要器件,更需要复杂的模块,所以“与第三方合作,第三方购买器件,验证自己设计的硬件和软件,将是实现ZigBee的第四个方向,”Sambuis对电子工程世界记者说。此所指的第三方不卖器件,而提供更为复杂的模型设计。


来源:德州仪器

  近距离、低复杂度、低功耗、低成本的ZigBee技术,正在包括厂商、ZigBee联盟的多方努力下不断将技术晋级,挑战着我们想像的极限;然而另一方面,是主流应用尚不明晰的市场。那么,我们不禁会问:Zigbee联盟“在未来四到五年,每个家庭将拥有50 个Zigbee器件,最后将达到150个”的预言究竟何时才能实现?

关键字:通信  测试  软件  协议栈  频带  功耗  抄表

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/Original_article/200805/article_20995.html
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