zigbee Mesh組網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用
首先,ZigBee模塊是基于IEEE802.15.4協(xié)議技術標準,與WIFI模塊的IEEE802.11標準協(xié)議,藍牙模塊的IEEE802.15.1協(xié)議標準都有各自獨有的特點,它們之間的關系只有互補,無法相互取代。
在以上的IEEE技術標準中,IEEE802.15.4和IEEE802.11的物理特性都比較相似,采用了基于CCA載波偵聽的CSMA/CA通信方式,非常適合設備多對多通信,因此在多設備通信的Mesh網(wǎng)絡中,有極高的通信效率。
而IEEE802.15.1采用HFSS跳頻原理,不容易實現(xiàn)類似的信道檢測功能,只能按照主從機模型的時隙進行工作,在BLE Mesh應用中是以廣播的方式通信,而且在BLE Mesh應用中會盡量避免多個設備同時與同一個設備通信的情況出現(xiàn)。因此在Mesh網(wǎng)絡的應用中,ZigBee的兼容性和可靠性遠勝于BLE Mesh。
ZigBee無線技術的缺點就是控制端無法集成在智能手機上,需要通過網(wǎng)關來進行控制。當然也有通過ZigBee Dongle或者ZigBee遙控器作為控制端但也必須有網(wǎng)關授權,不像BLE Mesh自組網(wǎng)這樣“想來就來想走就走”的“公共廁所”式的接入,總之就是BLE Mesh接入更方便但ZigBee的接入更安全。
zigbee技術的互聯(lián)互通性
ZigBee協(xié)議從誕生開始就制訂了一套設備控制標準,叫ZCL(ZigBee Cluster Library)。在早期版本的ZigBee協(xié)議中,ZCL很不完善,被起步較早的智能家居廠商和其它應用方案商棄用。導致不同的設備廠商的產(chǎn)品互不兼容,甚至這些產(chǎn)品從一開始就要故意設計得互不兼容。
但是隨著ZigBee 3.0協(xié)議的推出將ZCL作為必選項,而且芯片廠商也在芯片中強制使用ZCL,導致設備廠商需要額外花費研發(fā)成本將自己產(chǎn)品做得和其它廠商不兼容,這就導致很多設備廠商為了圖方便被迫讓自己的產(chǎn)品與別人的產(chǎn)品互聯(lián)互通。
另外,ZCL還衍生出一種叫“物模型”的概念,這種概念被諸多智能云服務商借用,而且還在此基礎上衍生了可用于IPv6(包括同樣基于IEEE802.15.4的谷歌Thread)的Matter協(xié)議。物模型讓通信協(xié)議中枯燥冰冷的一串串數(shù)據(jù)變成了更形象化的設備實體,如這個設備上有幾個開關幾個燈掛載了哪些傳感器?溫度多少亮度多少有沒有報警?對設備端開發(fā)人員來說可以在設備增加某個功能或者增加某個功能的數(shù)量時,不用去考慮通信協(xié)議兼容性問題,對于遠端開發(fā)人員來說新增設備也就是在原有設備功能上的復制粘貼。
對比其它主流的物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸協(xié)議,目前只有BLE Mesh推出了一個SIG Mesh標準,但是該標準為在BLE芯片中強制使用,很多廠商都可以選擇不支持,導致BLE Mesh的設備是數(shù)據(jù)通得了,但是設備和設備之間是“雞同鴨講”。好在智能手機支持BLE Mesh接入,讓智能手機來充當控制器,一個廠商一個APP,這種方式也加快了智能手機的報廢淘汰速度。
zigbee模塊的低功耗
和ZigBee一樣,支持低功耗的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議也不計其數(shù)。但任何物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議,低功耗的下限都逃不過兩樣東西的制約:芯片制程和射頻功耗。因此一些新出來的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的芯片工藝比一些老舊的ZigBee芯片工藝有技術代差,看上去ZigBee的低功耗優(yōu)勢就不明顯。但是ZigBee芯片的工藝也在進步,以TI的芯片為例,經(jīng)典的CC2530的CPU工作電機就高達8mA,RX電流就高達20mA,而最新的CC2651的這兩個電流分別就只有3mA和6.4mA。
射頻功耗是物聯(lián)網(wǎng)芯片的用電大戶。而ZigBee的低功耗設備如果只發(fā)消息不收消息,功耗可以做到更低,因為ZigBee的物理連接更自由,不需要維持常連接,即使沒有持續(xù)不斷的握手信號也不會導致設備斷開。因此在設計ZigBee低功耗設備時可以采取只在有需要的情況下才通信,把有限的電能資源全部花費在刀刃上。
zigbee技術模塊的可維護性
ZigBee自組網(wǎng)是一種靜態(tài)常連接的方式。設備一旦組好網(wǎng)后不會輕易斷開,即使設備關機了下次開機還在網(wǎng)絡中,不需要重新設置。如果組好網(wǎng)的設備需要改變組網(wǎng)狀態(tài),要么需要進行退網(wǎng)操作,要么強制恢復出廠,而且前者的行為會被網(wǎng)關記錄下來。
另外ZigBee是Mesh網(wǎng)絡,設備和設備之間可以繞開網(wǎng)關直接通信,比如ZigBee遙控器直接控制窗簾,ZigBee開關直接控制燈,都不需要經(jīng)過網(wǎng)關轉(zhuǎn)發(fā),而且這種連接關系也可以一直維持。因此ZigBee無線通信技術很適合一些無人值守或者禁止使用智能手機的場所,例如機房的溫控系統(tǒng),中小學的智慧教室系統(tǒng),工廠流水線的智能管理設備。
由于ZigBee網(wǎng)絡的穩(wěn)定性,也導致了ZigBee網(wǎng)關的設計復雜。理論上協(xié)調(diào)器可以檢測到整個ZigBee網(wǎng)絡內(nèi)的任何風吹草動,因此網(wǎng)關在設計上需要考慮更廣泛更全面,接收到的各種消息和檢測到的各種異常要主動處理不能忽略。網(wǎng)關接收到的任何消息都是有用的,很多網(wǎng)關設計的不穩(wěn)定的廠商都是因為沒有處理網(wǎng)關收到的全部消息導致的。
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