工业级高品质无线通信

ZigBee无线数据通信模块工业级高品质无线通信ZigBee技术—让无线无所不在上海顺舟网络科技有限公司技术—让无线无所不在顺舟科技—ZigBee技术专业开发商技术应用：无线传感器网络、数据采集、工业控制、智能楼宇、医疗设备…ZigBee技术简介—什么是ZigBeeZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术。顺舟科技—ZigBee技术专业开发商强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层。ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。ZigBee技术简介数据传输率(Mbps)传输范围ZigBee802.15.4802.15.3802.15.3a802.15.3cWPANWLANWMANWWANWiFi802.110.010.11101001000Bluetooth802.15.1IEEE802.22WiMaxIEEE802.16IEEE802.20—短程无线网络标准顺舟科技—ZigBee技术专业开发商技术简介—短程无线网络标准短程传输范围长程低实际数据传输率高TEXTINTERNET/AUDIOCOMPRESSEDVIDEOMULTI-CHANNELDIGITALVIDEOBluetooth1Bluetooth2ZigBee802.11b802.11a/HL2&802.11g802.15.3/WIMEDIA文本因特网/声音压缩图像多通道数字图像ZigBee技术简介—无线网络标准的比较可靠,低功耗,价格便宜价格便宜,方便速度,灵活性覆盖面大,质量成功尺度1-100+1-10+1-1001,000+传输距离(米)20-25072011,000+64-128+带宽(KB/s)255/65,0007321网络大小100至1,000+1至70.5至51至7电池寿命(天)4KB-32KB250KB+1MB+16MB+系统资源监测&控制电缆替代品Web,Email,图像广阔范围声音&数据应用重点ZigBee™802.15.4Bluetooth™802.15.1Wi-Fi™802.11bGPRS/GSM1xRTT/CDMA市场名标准顺舟科技—ZigBee技术专业开发商技术简介—ZigBee与IEEE802.15.4ZigBee是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的、有关组网、安全和应用软件方面的技术，IEEE802.15.4仅处理MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee是由ZigBeeAlliance所主导的标准，定义了网络层（NetworkLayer）、安全层（SecurityLayer）、应用层（ApplicationLayer）、以及各种应用产品的资料（Profile）；而由国际电子电机工程协会（IEEE）所制订的802.15.4标准，则是定义了物理层（PHYLayer）及媒体存取层（MediaAccessControlLayer；MACLayer）。物理层MAC子层网络/安全层应用架构应用层/行规802.15.4ZigBee联盟平台应用层ZigBee平台通信栈硬件实现ZigBee或OEMZigBee技术简介—ZigBee协议栈•8位微处理器•协议栈简捷紧凑:4K-32k•网络主节点容纳网络内所有节点的设备信息、数据包转发表、设备关联表、与安全有关的密钥存储等频带使用范围数据传输率信道数2.4GHzISM全世界250kbps16868MHz欧洲20kbps1915MHzISM北美40kbps10ZigBee技术简介—ZigBee频带和数据传输率ZigBee技术简介—ZigBee物理信道网络协调器全功能设备(FFD,Router):可以支持任何一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普通协商者，并且可以和任何一种设备进行通信精简功能设备(RFD)：只支持星型结构，不能成为任何协商者，可以和网络协商者进行通信，实现简单。簇状型网状型星型ZigBee技术简介—ZigBee网络拓扑结构网络协调器：包含所有的网络消息，是3种设备类型中昀复杂的一种，存储容量昀大、计算能力昀强。发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。全功能设备(FFD)：可以担任网络协调者，形成网络，让其它的FFD或是精简功能装置（RFD）连结，FFD具备控制器的功能，可提供信息双向传输。•附带由标准指定的全部802.15.4功能和所有特征•更多的存储器、计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用。•也能用作终端设备精简功能设备(RFD)：RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。•附带有限的功能来控制成本和复杂性•在网络中通常用作终端设备。•ZigBee相对简单的实现自然节省了费用。RFD由于省掉了内存和其他电路，降低了ZigBee部件的成本，而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。ZigBee技术简介—ZigBee网络设备类型只能与协调器通话不可以星形简化功能设备（RFD）任何ZigBee设备可以星形，树形，网状全功能设备（FFD）通话对象可否成为协调器拓扑类型设备类型ZigBee技术简介—ZigBee网络设备类型ZigBee技术简介—ZigBee网状（MESH）网络MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能。™Mesh是一种特殊的、按接力方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动建立和维护。™通过以上ZigBeeMesh结构图可以得知，一个ZigBee网络只有一个网络协调器，但可以有若干个路由器。™协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其它类型网络的通讯节点（网关）。™构成协调器和路由器的器件必须是全功能器件（FFD），而构成终端设备的器件可以是全功能器件，也可是简约功能器件（RFD）。ZigBee技术简介—ZigBee网状（MESH）网络™ZigBee采用按需路由算法AODV，在节能和网络性能上都有着很大的优势。™AODV路由协议是一种基于距离矢量的按需路由算法，只保持需要的路由，而不需要节点维持通信过程中未达目的节点的路由。节点仅记住下一跳，而非像源节点路由那样记住整个路由。它能在网络中的各移动节点之间动态地、自启动地建立逐跳路由。™当链路断开时，AODV会通知受影响的节点，从而使这些节点能被确认为无效路由。AODV允许移动节点响应链路的破损情况，并以一种及时的方式更新网络拓扑。AODV操作是无环回的，并避免了当Adhoc网络拓扑变化时快速收敛的无限计算问题(特别是当一个节点进入网络时)。ZigBee技术简介—ZigBee网状（MESH）网络ZigBee技术简介—ZigBee通信可靠性保证‰物理层RF通信链接ƒ直序扩频采用高处理增益ƒ明晰的信道检测ƒ对干扰能量进行检测ƒ采用跳频技术Frequencyagility‰协议ƒ基于CRC的误码检测/校正ƒ采取了避免冲突的策略CSMA/CAƒ为固定带宽的通信业务预留了专用的有保证的时隙ƒ发送的数据包都有待于接受方的确认，如出现问题进行重发ƒ保持数据包的及时传输PacketdatafreshnessZigBee技术简介—ZigBee通信可靠性保证‰通信可靠机制ƒzigbee采用了CSMA－CA的碰撞避免机制，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；明晰的信道检测ƒMAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。‰网络的自组织、自愈能力强ƒzigbee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络；ƒzigbee自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。802.15.4在低信噪比的环境下误码率很低Bluetooth信噪比dB误码率蓝牙要达到10-9误码率，信噪比要为16ZigBee技术简介—ZigBee通信可靠性保证在低信噪比的环境下ZigBee具有很强的抗干扰性能。ZigBee技术简介—ZigBee通信可靠性保证在低信噪比的环境下ZigBee的性能超群蓝牙FSKWiFiB信噪比位误码率ZigBee技术简介—ZigBee技术优势•数据传输速率低：10KB/秒~250KB/秒，专注于低传输应用•功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6~24个月•成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本•网络容量大：网络可容纳65,000个设备•时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。•网络的自组织、自愈能力强，通信可靠•数据安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法（美国新加密算法，是目前昀好的文本加密算法之一）,各个应用可灵活确定其安全属性•工作频段灵活：使用频段为2.4GHz、868MHz（欧洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费）的频段ZigBee技术简介—ZigBee应用条件ƒ低功耗；ƒ低成本；ƒ较低的报文吞吐率；ƒ需要支持大型网络接点的数量级；ƒ对通信服务质量QoS要求不高（甚至无QoS）；ƒ需要可选择的安全等级（采用AES-128），h加密h发送鉴别h报文的完整性ƒ需要多方面的较复杂的网络拓扑结构应用；ƒ要求高的网络自组织、自恢复能力。ZigBee技术简介—ZigBee应用场合ƒ无线传感器网络WSN；ƒ带负载管理功能的自动抄表(AMR)系统；ƒ智能交通、油气生产遥测遥控通信系统；ƒ监控照明、HVAC和写字楼安全;ƒ农田耕作、环境监测、水利水文监测无线通信；ƒ工业制造、过程控制遥测遥控；ƒ对病患、设备及设施进行医疗和健康监控；ƒ家庭监控、HVAC、安防报警系统运用；ƒ有源RFID应用，用于产品运输、产品跟踪、存储较大物品和财产管理；ƒ军事应用，包括战场监视和机器人控制；ƒ汽车应用，配合传感器网络报告汽车所有系统的状态。顺舟科技ZigBee无线通信模块介绍顺舟科技ZigBee无线串口设备ƒRS232/485接口数据透明传输，通过MESH网络进行串行数据通讯，使RS232/RS485数据流可以通过多跳方式进行传输；ƒ完善的ZIGBEE路由多跳功能，能够自动组成复杂的网状网络结构；ƒ具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性。顺舟科技ZigBee无线通信模块介绍顺舟科技ZigBee无线串口设备特点参数名称性能参数频段2.4-2.483GHz通讯协议标准IEEE802.15.4zigbee网络拓扑结构网状网、星型调制方式DSSS（O-QPSK）数据传输速率昀大250KBps寻址方式64位IEEE地址，8位网络地址数据加密128-bitAES错误校验CRC-16/32信道接入方式CSMA-CA和时隙化的CSMA-CA信道数16通信时延15ms-30ms顺舟科技ZigBee无线通信模块介绍昀大发射功率25dbm接收灵敏度-92dbm工作温度-40-85℃天线2.4G外置天线通信距离1000米数据接口RS232/485（RJ45接口）配置端口RS232（RJ45接口）电源9V（标准工业接线端子）顺舟科技ZigBee无线通信模块介绍ZigBee技术应用解决方案结合Zigbee和GPRS的无线数据传输网络数据库控制中心GPRSZigB