无线网络在zigbee的技术及应用

摘 要 本文对一种全新的无线网络技术，即zigbee技术进行了分析研究，该技术有着低速率、低耗能以及低成本等优点，并且对zigbee技术的组网方式、运用以及特效进行分析。

关键词 无线网络；zigbee技术；分析研究

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-015-01

随着经济的发展与科技的进步，网络已遍布世界各个角落，现阶段各行各业的发展均对网路有着很强的依赖。而无线网络技术正在成为以现场总线之后工业行业的有一个被人们所关注的焦点，世界上主要自动化生产商和专业厂家所推出的无线网络技术和产品更是源源不断，但是随着经济的发展，近几年来其重点为无线网络技术和中、短程类无线通讯网络。现阶段，尽管蓝牙技术的使用较为普及，它们为人们带来了仪器与仪器之间能够实现无线数据交换，不过因为成本的问题，它并没能获取预期的发展效果。但是同样，某些著名的公司开始开发一种和蓝牙技术相似的短距离无线数据传输技术，此技术上就是有着低成本以及低耗能的ZigBee技术。

1 ZigBee技术的特点分析

ZigBee技术作为一种无线连接技术，能够工作于2.4 GHz、915 MHz以及868 MHz此三个频段上，同时在此三个频段上有着250比特率、20比特率与40比特率的最高数据传送速率。其传输的距离能够达到10 m到75 m这个区间，不过亦能够更长。真正的传输距离按照发射功率的大小于应用模式来定义，实际上，以上距离已经能够满足办公与家庭环境的使用需要。同时，一台简单的ZigBee仪器能够连接两百多个其他ZigBee仪器。

以上所说的并非是ZigBee的主要优势，该技术其最主要的是有着低成本以及低耗能优势。因为使用的为数据传输速率不高、工作频率不高以及容量不大的stack，同时把设仪器的ZigBee模块于没有投入使用的情况下定义成低功耗的睡眠状态，其ZigBee木块综合功耗不高，有研究显示，依照现阶段的ZigBee技术规格所制造出来的产品，在大部分目标使用场合下指示依靠两节标准的五号电池就能够持续工作半年到两年。同时，ZigBee模块为集成度非常高的单芯片，现阶段生产 成本是五美元，估计在以后的发展其成本能降到两美元左右。

2 ZigBee的应用目标

首先要说明的是，ZigBee技术其目的并非要与蓝牙技术进行竞争，它只是弥补了蓝牙技术的一些不足之处。蓝牙技术由于它的高带宽性质使得它比较适合使用在音频或者视频等一些多媒体设备上，同时它也需要经常性的交换大规模的数据。而ZigBee技术由于自身固有的一些优势，它比较适合使用在较为轻便的设备、无线控制设备以及需大量挂接的设备、数据交换程度较低的设备上。

ZigBee技术的使用目标为：大众类电子仪器（比如TV、CD等）、PC外设（游戏控制柄、键盘等）、室内智能控制（比如火灾报警、空调控制等）、医护（比如传感器以及监视器）等。

尽管ZigBee与蓝牙一起作用于2.4吉赫的频率中，不过它之间的干扰可以说没有，如果有也只是极小的。ZigBee模块于没有完全投入使用的状况下为低功耗的睡眠状况，所以对蓝牙设备的信息传送导致干扰，使得数据包被遗失，ZigBee使用的发送方会收不到接受一方的反馈，不然发送方就需要再次发送，一直到数据信息被顺利传送。

3 现状与发展趋势

现阶段，美国电气与电子工程师协会正在制定出一套数据链路层与物流层的标准，此项工作基本上已完成。而同时，Zigbee技术联盟在努力研发软件栈、Zigbee芯片组，相信在不久的将来一定能完成。

4 设备的身份认证

4.1 相关问题研究

就Zigbee的网络而言，节点之间互相传输数据，就一定会出现两个问题：问题一是接受方将以一种怎样的方法来确定自己说收到的数据信息其来源为正确的发送方；问题二为发送方将以一种怎样的方式来确定信息已顺利传递给接收方。此类问题在显示生活中是完全可以预见的。例如我们所使用的Zigbee键盘，假如在一定空间内有较多的计算机均在使用Zigbee键盘，在此种情况下，m键盘将怎么样来确定其信息数据的传送为m计算机；相同的道理，m计算机将怎么样确定它所收到的信号为来自于m键盘。

4.2 解决方案研究

以上问题牵扯到了完全安全其身份认证的问题。就网络安全角度来看，要想实现好身份认证的方法非常多，不过依照Zigbee技术网络的特征，本文查阅资料分析发现使用许可证方法较为恰当。所谓的许可证实际上就是一个数据结构，其设备涵盖的范围较广，主要是信息、等级以及全新等信息，这样就能有效的确定好设备的操作权限。

就许可证的使用来说，包括下面三个部分，文章接下来就此三个部分进行简单的分析。需要注意的是，此三部分功能不一定是一控件的方式而存在，或者是集成于某一个模块内。

4.2.1 许可证使用与分析

其许可证的适应与分析末的主要功能是：首先能够有效的验证出许可证是否有效，比如：其结构是否科学，能否达到使用次数以及有效的目的等。其次为许可证内分析出实际的“钥匙”，把“钥匙”传输给客户端控件。

4.2.2 许可证的管理和储存

关于储存问题需要完成下面几项工作：首先要储存好许可证，并且把许可证和硬件绑定好；其次添加或者删除许可证；最后是基本的管理功能。使用许可证此类技术实施机器的身份认证有着下面几个优点：首先，许可证有着独一无二的优势，他人不能随意复制；其次，把许可证存储起来不同担心被盗或者遗失等问题；最后，使用许可证能够有效的实现对机器全新的限制（比如机器的工作时间、能够发送或者能否接受等）。

姿势使用许可证技术之后，其Zigbee网络内信息传输的过程是：第一步，发送的一方将信息传输给接收方，同时赋予此设备的信息。第二步，当接受信息的一方收到数据之后，首先把信息与传输方设备数据存储于某个缓冲区内，之后把发送一方的机器信息和本地存储器内的访问权限表进行对比，以此证明发送信息的一方是否具备权限向此机器发送相关信息。第三步，假若发送信息的一方为有权利发送设备，则接受信息的一方接收对方所发过来的信息，同时接收方需要发送顺利接收的信息反发送至发送方。假如发送信息的一方为没有权限的设备，那么接收信息的一方拒绝接收该信息。同时一种较为科学的方法是借助调节器节点内的随机存储器维系一个配对表，其发送信息的一方把所要发送的信息传输至调节器结点，在此种情况下，调机器结点就会判别发送信息的一方其身份和全新，并向接收信息的一方接收信息。假若审查能够顺利通过调机器，那么调节器结点就会把需要传输的信息传输给接收方，假若审查没有通过，那么调机器就会自动把所接收的数据丢弃掉。

5 结束语

蓝牙技术弥补了中距离与远距离无线技术所探测不到的落点，让人民感受到了无线技术于设备间传送信息的便捷，同时也顺利的推动着短距离无线连通技术的使用。与此同时，Zigbee技术有弥补了蓝牙技术的一些不足之处，它以自身固有的低成本与低耗能的优势逐渐被越来越多的行业所接受。

参考文献

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[4]刘昊.人体参数无线数据采集系统在电子智能服装中的实现[J].北京服装学院学报（自然科学版），2011（01）.

作者简介

王旖旎（1981-），女，汉族，重庆人，工学硕士，重庆商务职业学院电子商务系，讲师，研究方向：软件技术、计算机网络技术、计算机应用技术。