Zigbee技術在應用中存在的問題
盡管 Zigbee技術在2004年,就被列為當今世界發展最快,最具市場前景的十大新技術之一;
關于Zigbee技術的優點,大家在論壇 上也進行了許多討論,到目前為止,國內外許多廠商也都開發生產了各種各樣的 Zigbee產品,并在應用推廣上做了大量的工作,然而,實事求是的講,真正完全使用Zigbee技術來解決具體實際問題,有意義的案例則非常有限。 Zigbee似乎成了一種時髦,但眼下還不能做到真正實用的新技術。就其原因,除了作為一種新技術,它本身需要有一個技術改進和成熟,以及市場培育的過程 外,我們在長期應用Zigbee技術來解決實際問題的實踐中,還發現如下幾個十分重要,而在短期內我們認為十分難以解決的問題:
1. Zigbee的核心技術之一,是動態組網和動態路由,即Zigbee網絡考慮了網絡中的節點增減變化,網絡中的每個節點相隔一定時間,需要通過無線信號交 流的方式重新組網,并在每一次將信息從一個節點發送到另一個節點時,需要掃描各種可能的路徑,從最短的路經嘗試起,這就涉及到無線網絡的管理問題。而這 些,都需要占用大量的帶寬資源,并增加數據傳輸的時延。特別是隨著網絡節點數目的增加和中轉次數增多。因而,盡管Zigbee的射頻傳輸速率是 250kbps, 但經過多次中轉后的實際可用速率將大大降低,同時數據傳輸時延也將大大增加,無線網絡管理也就變得越麻煩。這也就是目前Zigbee網絡在數據傳輸時的主 要問題。
2. Zigbee這個字,從英語的角度來分析,它是由“Zig”和“bee”兩個字組成。前者“Zig”中文的意思是“之“字形的路徑,后面一個英文單詞 “bee”就是蜜蜂的意思,我們的理解,Zigbee網絡技術,就是模仿蜜蜂信息傳遞的方式,通過網絡節點之間信息的相互互傳,來將一個信息從一個節點傳 輸到遠處的另外一個節點。如果按一般標準Zigbee節點,在開闊空間每次數據中轉平均增加50米直線傳輸距離計算,傳輸500米直線距離需要中轉十次; 在室內,由于Zigbee所使用的2.4 G的傳輸頻率,一般是通過信號反射來進行傳輸的,由于建筑物的遮擋,要傳輸一定的距離,往往需要使用較多的網絡節點來進行數據中轉,如上述第一條中的分 析,這對一個Zigbee網絡來講,并不是一件簡單的事情。當然,我們也可使用放大器來增加Zigbee網絡節點的傳輸距離,然而,這必然要大大增加網絡 節點的功耗和成本,失去了Zigbee低成本低功耗的本來目的。而且,在室內使用這種方法來增加傳輸距離,效果也有限。顯然,一種通過中心點在室外,終端 模塊在室外的星狀網網絡通信結構個更加合理。
3.Zigbee的核心技術之一,是每一個網絡節點,除了自身作為信息采集點和執行來自中心的命令外,它還承擔著隨時來自網絡的數據中轉任務,這 樣,網絡節點的收發機必須隨時處于收發接收狀態,這就是說它的最低功耗至少在20mA左右,一般使用放大器的遠距離網絡節點,其耗電量一般在150mA左 右。這顯然很難使用電池驅動來保證網絡節點的正常工作;
4.由于Zigbee中的每一個節點,都參與自動組網和動態路由的工作,因而每個網絡節點的單片機也就相對復雜一些,成本自然也就高一些。另外,在Zigbee網絡的基礎上進行一些針對具體應用的開發工作的量也就大一些。
綜上所述,我們認為,Zigbee網絡,實際上在許多情況下,是犧牲了網絡傳輸效率,帶寬以及節點模塊的功耗,來換取在許多實際應用中,并不重要的動態組網和動態路由的功能,因為,在一般情況下,我們的網絡節點和數據傳輸途徑往往都是固定不變的。
因而我們認為,當前Zigbee技術尚未解決的節點耗電問題,網絡數據傳輸的效率較低時延較長的問題,以及數據傳輸距離有限的問題,是當前Zigbee 技術難于得到很好推廣的更本原因。
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