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ZigBee技術距離我們還有多遠

時間:2008-05-14

來源:德州儀器(上海)有限公司

導語:ZigBee大量應用的最大挑戰是軟件,”德州儀器低功耗射頻業務全球業務總監Emmanuel Sambuis日前對電子工程世界記者坦言。

“ZigBee大量應用的最大挑戰是軟件,”德州儀器低功耗射頻業務全球業務總監Emmanuel Sambuis日前對電子工程世界記者坦言。多數人是以觀賞的眼光看待蜜蜂的“8字舞”(英文中稱為“ZigZag舞步”),殊不知ZigZag還是蜂群賴以生存和發展的通信方式。得名于蜜蜂“8字舞”的短距無線技術ZigBee憑借其低功耗、低成本的優勢正悄然闖入我們的生活。 然而,ZigBee標準自2004年首次確定以來,并沒有像擁護者希望的那樣得到大規模應用。但很多廠商還在不斷對其下注。 中國:智能家居最先啟航 ZigBee未能如愿迅速普及的原因來自于多方面,一是終端產品和應用大多處于研發階段,真正上市的少;二是點對多點應用較多,體現ZigBee優勢的網狀網絡應用少;三是基于ZigBee標準協議的應用少,不少客戶都是基于802.15.4底層而采用私有協議;四是潛在應用多,但市場缺乏明確方向。 誠然,提及ZigBee的應用,可以列舉出如家庭和樓宇自動化、工業監控、設備跟蹤、低功耗無線傳感器網絡、機頂盒與遙控、自動抄表及醫療等諸多應用。僅以抄表系統為例,每個家庭都有不同的表,包括電表、水表、氣表,不同的表都有對應的協議棧,所以就要求不同的表可以互相溝通,進行能源管理。智能家居也是如此,如果燈控和探頭中間沒有一個標準的協議棧的話,溝通就會很困難,基于ZigBee的標準協議??梢暂p易解決這個問題。但是真正的特色應用還未顯現。 “與美國最先應用到AMI(先進測量設施)中不同,ZigBee將在歐洲、中國最先應用到智能家居系統,”Sambuis預測。 想像一下,家中五、六個遙控器的煩惱似乎一下子全解決了,因為智能遙控器會變成你想要的電燈、電視、DVD、音響或空調的遙控器,當你拿起電話,DVD會自動暫停播放,電視機會變成靜音,燈會自動控制明暗。 那么ZigBee在現在大熱的手機領域又將如何呢?Sambuis的回答很耐人尋味。他稱在短期內ZigBee不會應用到手機中。當然,大量應用于手機中的藍牙技術也有其缺點:僅以家居照明為例,該應用對于功耗的要求十分嚴苛,而藍牙的功耗并不低,這時ZigBee的低功耗技術派上了大用場。在低耗電待機模式下,2 節5 號干電池可支持1個節點工作6~24個月,甚至更長。相比較,藍牙能工作數周、WiFi可工作數小時。 “當然,貴重醫療儀器的定位是未來潛在應用之一,”Sambuis說。此外,在美國也有人把這個定位功能應用到停車場,在美國汽車出租的公司有很多汽車,在停車場里面基本上很難查找,所以他們把ZigBee芯片放在每一臺汽車中,然后在停車場布置一個ZigBee網絡,從而很方便給客戶找到所需的車。 日益成長的Zigbee技術是一組基于IEEE批準通過的802.15.4無線標準研制開發的組網、安全和應用軟件方面的技術標準。與其他無線標準如802.11或802.16不同,Zigbee和802.15.4以250Kbps的最大傳輸速率承載有限的數據流量。
IEEE 802.15.4與ZigBee的角色分工就如同IEEE 802.11與Wi-Fi的關系。ZigBee建立在802.15.4標準之上,它確定了可以在不同制造商之間共享的應用綱要。802.15.4僅僅定義了實體層和介質訪問層,并不足以保證不同的設備之間可以對話,于是便有了ZigBee聯盟。 所以802.15.4不一定用ZigBee協議棧,反過來如果ZigBee協議棧一定是使用802.15.4。
然而, 不管是802.15.4專用的協議棧還是ZigBee的標準協議棧,硬件都是同一個硬件,所以全球的分析數據是將二者放在一起的。2005年到2012年63%的年均復合增長率也正顯示著ZigBee的巨大潛力,可以想像在未來的3~5年,ZigBee將悄然入侵我們的生活。 加速設計的第三條路 而德州儀器在2008年4月24日最新產品的推出,寄望于在未來ZigBee快速發展的幾年“可以幫客戶挑一些擔子”,將協議棧的內容做好,以期加速ZigBee市場的開發,CC2480正是順應這個趨勢的Z-Accel(Accel即acceleration,取加快速度的意思)產品系列中符合ZigBee標準的第一代網絡處理器。 以往的解決方案通過兩種途徑實現ZigBee:集成RF和MCU的單芯方案以及RF和MCU的雙芯方案。如果設計的空間不足,可以考慮單芯的解決方案,從手機上單芯漸成趨勢可以窺見一斑。而如果需要發揮空間更大、彈性更大的設計,可以采用RF和MCU的雙芯片方案。這兩個不同的選擇其實有一點共同的地方,客戶都要花很多時間的來處理ZigBee協議棧的操作。而此次德州儀器產品的推出,恰恰提供了傳統之外的第三條途徑:ZigBee網絡處理器加MCU的雙芯片方案。 德州儀器的Z-Accel 是一套解決方案,Z-Stack軟件ZigBee-2006 協議??稍赯igBee 處理器上運行,而應用程序則能在外部 MCU 上運行。CC2480 能夠處理所有時序關鍵型與處理密集型 ZigBee協議任務,而將應用 MCU 的資源占用空間釋放出來用于滿足其他應用要求。CC2480 不僅能夠通過 SPI 或 UART 接口與各種 MCU 通信,還能與 TI 的 MPS430等器件相結合。 而往往人們不僅僅需要器件,更需要復雜的模塊,所以“與第三方合作,第三方購買器件,驗證自己設計的硬件和軟件,將是實現ZigBee的第四個方向,”Sambuis對電子工程世界記者說。此所指的第三方不賣器件,而提供更為復雜的模型設計。
近距離、低復雜度、低功耗、低成本的ZigBee技術,正在包括廠商、ZigBee聯盟的多方努力下不斷將技術晉級,挑戰著我們想像的極限;然而另一方面,是主流應用尚不明晰的市場。那么,我們不禁會問:Zigbee聯盟“在未來四到五年,每個家庭將擁有50 個Zigbee器件,最后將達到150個”的預言究竟何時才能實現?
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