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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ZigBee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。
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。
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。
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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。
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。
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。
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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.
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
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.
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
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.
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.
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.
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
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/
最后我们来做个小市调