3分钟看完Zigbee技术的前世今生

[导读] 苹果树下,牛顿被熟透的苹果砸中,于是他发现了万有引力定律的存在。月黑风高,蝙蝠的安全飞行启发科学家发明雷达。蜜蜂发出“嗡嗡”进行通讯,同样乐坏了聪明的人类,大名鼎鼎的Zigbee就这样诞生了。

苹果树下,牛顿被熟透的苹果砸中,于是他发现了万有引力定律的存在。月黑风高,蝙蝠的安全飞行启发科学家发明雷达。蜜蜂发出“嗡嗡”进行通讯,同样乐坏了聪明的人类,大名鼎鼎的Zigbee就这样诞生了。

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1Zigbee技术简介

在介绍Zigbee之前,要先提一下他的前辈——蓝牙,蓝牙技术最初由爱立信于1994年创制。使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等。

而工业自动化,对无线数据通信的需求越来越强烈。对于工业现场,这种无线数据传输必需是高可靠的,并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。

因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年中正式问世了。弥补了蓝牙技术不能满足工业自动化中,对低数据量,低成本,低功耗,高可靠性的无线数据通信的需求。

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Zigbee的三种组网方式

Zigbee技术中,使用网状网拓扑结构,自动路由,动态组网,直序扩频的方式。网状网络实际上就是多通道通信,具备自组织、自愈功能。一旦某一个节点出现了问题,信息可以自动的沿着其他的节点进行传输。

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就像城市的街道一样,可能因为车祸,道路维修等,使得某条道路暂时中断,此时由于我们有多个通道,车辆仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制而言则非常重要。

2发展与挑战

Zigbee协议的诞生源于对工业物联网的需求。但为了满足不同的应用背景,Zigbee联盟先后颁布了

Zigbee Home Automation (Zigbee HA);

Zigbee Light Link (Zigbee LL);

Zigbee Building Automation(Zigbee BA);

Zigbee Retail Services(Zigbee RS);

Zigbee Health Care(Zigbee HC);Zigbee Telecommunication services(Zigbee TS)

等应用层协议来满足智能家居、智能照明、智能建筑、智能零售、智能健康、智能通信服务等领域。

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问题是这些应用层协议是独立不互通的。以国内应用最广的智能家居领域为例,欧瑞博采用了标准的Zigbee HA协议的智能开关,和飞利浦采用标准的Zigbee LL的Hue智能灯泡是不能互相控制的。

这里强调标准Zigbee协议的原因是由于早期Zigbee版本由于标准化做的不好,给了厂商太多选择,很多厂商虽然采用了Zigbee HA的协议,但是终端的智能家居厂商根据自家的需求定制化了Zigbee HA,而非标准Zigbee协议,导致不同厂家产品还是不能互联互通。

这也类似于Android,不同手机厂商都是采用Android系统,但是都进行了大量的定制化,导致最后的手机系统也是千差万别。可以说,Zigbee之前仅仅解决了智能设备的连接问题,但是没有解决智能设备的互联互通的问题。

2016年5月,Zigbee联盟推出了Zigbee3.0标准,其主要的任务就是为了统一上述众多应用层协议,解决了不同应用层协议之间的互联互通问题。用户只要购买任意一个经过Zigbee3.0的网关就可以控制不同厂家基于Zigbee3.0的智能设备。

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Zigbee3.0统一了采用不同应用层协议的Zigbee设备的发现、加入和组网方式,使得Zigbee设备的组网更便捷、更统一。

并且Zigbee联盟推出了Zigbee3.0认证,就是来规范各个厂商使用标准的Zigbee3.0协议,以保证基于Zigbee3.0设备的互通性。

厂商名单

距Zigbee 3.0标准发布后的第7个月,Zigbee联盟于2016年12月宣布其8家成员公司已有20个Zigbee 3.0芯片平台获得认证通过,并表示未来IoT应用开发者在开发建筑照明、能源应用、传感器、控制器、网关和其他的物联网应用时,将可有更多供货商可供选择,不用再担心互操作性问题。

以下为相关厂商名单,排名不分先后。

1、Microchip Technology Inc.

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总部:美国

简介:2016年,Microchip正式收购了Atmel。Atmel是全球领先的半导体企业,致力于设计和制造各类微控制器、电容式触摸解决方案和射频 (RF) 元件等。同时Atmel也是Zigbee联盟发起成员。

官网:http://www.microchip.com/

2、Qorvo, Inc

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总部:美国

简介:Qorvo是移动应用、基础设施与航空航天、国防应用中 RF 解决方案的领先供应商,而从事Zigbee芯片研发的则是其低功耗无线业务部(前身是 GreenPeak Technologies)。结合其SDK 与 GP712 通信芯片,可让网关处理各种不同的连接标准。开发人员现在可以根据需要插入不同的应用协议。多家领先的网关制造商已经开始利用GP712 开发 Zigbee 3.0 网关。

官网:http://www.qorvo.com/

3、NXP Semiconductors N.V.

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总部:荷兰

简介:NXP是一家领先的半导体公司,由飞利浦公司创立,已拥有五十年的悠久历史。其JN5179器件是超低功耗、高性能无线微控制器,可优化为智能家居和智能照明网络中Thread和Zigbee 3.0应用的平台。

官网:http://www.nxp.com/

4、Samsung Group

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总部:韩国

简介:2015年初,Z-Wave联盟高调宣布,三星SmartThings成为联盟董事会成员。然而,也就过了半年时间,SmartThings又成功加入了Zigbee联盟董事会,成为该联盟的第13家董事会成员。

官网:http://www.samsung.com/

5、Silicon Laboratories.

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总部:美国

简介:芯科科技成立于1996年,在各种混合信号产品领域居于领先地位。芯科科技去年发布了旗舰级Wireless Gecko多波段、多协议无线SoC系列产品,其中一款Mighty Gecko SoC不仅支持了最新的Zigbee标准,还可以兼容各种运行于2.4GHz波段的Thread和低功耗蓝牙连接,以及可用于2.4GHz波段和Sub-GHz波段的专有协议。为开发者提供了极简化的物联网设计解决方案。

官网:https://www.silabs.com/

6、Texas Instruments Incorporated.

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总部:美国

简介:Z-Stack 3.0.x是德州仪器的Zigbee 3.0兼容CC2530、CC2531和CC2538无线单片机的协议套件。z – stack 3.0将多个之前的Zigbee配置文件组合成一个统一的标准。支持CC2592和CC2590射频前端,分别扩展至+ 22dBm和+ 14dBm传输功率,并提供改进的接收器灵敏度。

官网:https://www.ti.com

7、ubisys technologies GmbH.

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总部:德国

简介:ubisys公司成立于2006,是一家专业从事无线通信和嵌入式系统的硬件和软件设计公司。ubisys联手Qorvo开发出兼容性超强的全新网关解决方案。该解决方案通过将基于Zigbee 3.0和Green Power的智能家居网络集成到开放连接基金会IoTivity框架中,可实现各种设备间的自由通信。

官网:http://www.ubisys.de/

8、泰凌微电子(上海)有限公司

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总部:上海

简介:泰凌微成立于2010年,是一家致力于研发高性能低功耗无线物联网SOC的中美合资公司。主要销售的芯片包括蓝牙低功耗,Zigbee,以及高性能低功耗电容屏触控芯片。1月份泰凌微基于最新版Zigbee协议栈标准的Zigbee射频芯片,已经通过了Zigbee兼容平台测试。其提供的Zigbee解决方案包括TLSR8646,TLSR8269等。

官网:http://cn.telink-semi.com/

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