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问题解答
1）简介
ZigBee 技术是一种应用于短距离范围内、低传输速率下的各种电子设备之间的无线通信
技术。 ZigBee 作为新一代无线通信技术的名称，其名字来源于蜜蜂通过跳 ZigZag 形状的舞
蹈来通知发现新食物源的位置、距离和方向。 ZigBee 过去又称为“HomeRF Lite”、“RFEasyLink”或“FireFly”无线电技术，后来统一称为 ZigBee 技术。目前 ZigBee、 Wi-Fi（无
线局域网）、蓝牙（Bluetooth）、超宽屏（Ultra Wide Band）及近距离无线传输（NFC） 5 种短
距离无线网络技术正成为业界谈论的热点。
2） ZigBee 技术的特点
（1）功耗低：在工作模式下， ZigBee 传输速率低，传输数据量很小，因此收发时间很
短，而在非工作模式下， ZigBee 节点处于休眠状态。 ZigBee 技术的设备搜索时延一般为
30ms，休眠激活时延为 15ms，活动设备信道接入时延为 15ms。由于工作时间较短、收发信
息功耗较低且采用了休眠模式，使得 ZigBee 节点非常省电， ZigBee 节点的电池工作时间可
以长达 6 个月到 2 年。同时， ZigBee 技术在协议上对电池使用也作了优化。对于典型应用，
碱性电池可以使用数年，对于某些工作时间和总时间（工作时间+休眠时间）之比小于 1%的
情况，电池的寿命甚至可以超过 10 年。
（2）数据传输可靠： ZigBee 的媒体接入控制层（MAC 层）采用 talk-when-ready 的碰撞
避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，只有在有数据传送需求的情况下才立刻传
送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确
认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠
性。同时，为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。
（3）网络容量大： ZigBee 低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单
器件。 ZigBee 定义了两种器件：全功能器件（FFD）和简化功能器件（RFD）。对全功能器
件，要求它支持所有的 49 个基本参数；而对简化功能器件，在最小配置时只要求它支持 38
个基本参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话，可以按 3 种方第 10 章 PLC 网络通信 187
式工作，分别为个域网协调器、协调器和器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话，
仅用于非常简单的应用。一个 ZigBee 的网络最多包括 255 个 ZigBee 网络节点，其中一个
是 主 控 （Master） 设 备 ， 其 余 是 从 属 （Slave） 设 备 。 若 是 通 过 网 络 协 调 器 （Network
Coordinator），整 个网络最多 可以支持超 过 64 000 个 ZigBee 网络节点，再 加上各个
Network Coordinator 可互相连接，整个 ZigBee 网络节点的数目将十分可观。如图 10-13 所
示为典型 ZigBee 网络结构。
图 10-13 典型 ZigBee 网络结构
（4）兼容性： ZigBee 技术与现有的控制网络标准无缝集成，通过网络协调器自动建立网
络，采用载波侦听/冲突检测（CSMA-CA）方式进行信道接入。为了可靠传递，还提供全握
手协议。
（5）安全性： ZigBee 提供数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供三级安全性。
第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全
保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别，器件可以使用接入控制
清单（ACL）来防止非法器件获取数据，在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据
转移中采用属于高级加密标准（AES）的对称密码。 AES 可以用来保护数据净荷和防止攻击
者冒充合法器件。
（6）实现成本低：模块的初始成本估计在 6 美元左右，很快就能降到 1.5～2.5 美元，且
ZigBee 协议免专利费用。目前低速、低功率 UWB 芯片组的价格至少为 20 美元，而 ZigBee的价格目标仅为几美分。