面向低速率无线的ZigBee标准(1)

面向低速率无线的ZigBee标准(1)

过去若干年以来，无线组网技术发展迅速。但迄今为止，无线组网技术的应用主要集中在高速率和相对长距离方面；研究重点始终放在提高数据速率上，高了还要更高。例如，IEEE 802.11标准的发展目标始终是提高数据速率，从802.11的1-2 Mbit/s一直到802.11a和802.11g的54 Mbit/s(见图1)，而低速率应用一直谈论得较少，但这并不说明低速率应用不重要。事实上，低速率应用比高速率应用更贴近我们的日常生活。本文所要介绍的802.15.4标准就是IEEE 802.15工作组为低速率应用专门设计的一种无线组网技术。预期随着802.15.4标准的颁布以及其他相关技术的发展，低速率应用将兴旺起来，在我们的生活中扮演越来越重要的角色。

图1 无线组网技术标准

一、低速率应用场景

有了802.15.4这一新标准，我们可以在各个方面开展许多新的应用。例如，家庭、工厂、仓库的自动化控制；对安全、保健、环境等的监视；通过情况感知和物资精确定位(PAL)对军事行动、消防队员操作进行指挥，对货单进行自动更新，对库存进行实时跟踪；以及游戏和互动式玩具等娱乐应用。

为了进一步说明802.15.4将来会如何影响我们的生活，下面描述几个可能的应用场景。

1． 挽救生命

人类始终面临着各种威胁生命的因素。科学技术一方面大大提高了我们的生活质量，但另一方面也加大了我们面临的危险。不管你如何小心，总有忘记关煤气炉或者睡前忘锁门的时候。这一疏忽轻则叫你破费，重则危及生命。我们每天都要喝水，在任何时间都要呼吸空气，如果不小心或者有人存心捣乱，水和空气也会使我们受到污染，甚至中毒。还有许多其他威胁生命的因素，如火灾、水灾和地震等。所以，人类一直在构建挽救生命的系统，但目前已有的许多系统实际上是无效的，有些太复杂、太昂贵，难以普及；有些因为电池迅速耗尽而很快不能工作；有些缺乏生命挽救系统最关键的联网能力。由于具备连接简单器件(如传感器和激活器等)的能力，802.15.4系统能监视各种事件，当需要时自动采取相应的行动。作为一个为低速率、低成本和低功耗应用而设计的全球标准，802.15.4很有希望应用于上述各种情况。

2． 家庭自动化

为了把人们从日常琐事中解放出来，家庭自动化是802.15.4最有吸引力的一种应用。有了802.15.4之后，尽管你家里的器具来自不同厂家，但它们都能彼此沟通和合作。你可以如此配置你的家庭网络：当你打开电视机时，灯光自动减弱；当电话铃响起时或你拿起话机准备打电话时，电视机自动静音。利用802.15.14你还可以做更多的事。例如，你家里的每一个成员都可以有一个私人的电子轮廓(它可能是一个小小的符合802.15.4标准的器件)，其他器件都可以通过检测此轮廓而有所反应。现在，假如附近没有其他轮廓或者你的轮廓具有最高优先级，那么家里的灯光、温度、音乐、电视节目和网站都将自动按照你的喜好自动设置。如果把你的私人轮廓放在你的口袋里，你还可以把自动化带到室外或你的办公室里。为了让你的轮廓达到上述效果，你并不需要完成复杂的配置，因为你的轮廓可以通过自学程序自动构成。

3．方便安全地行路

如果沿着街道、高速公路及其他地方分布式地装有大量路标或其他简单设备，你就不再担心会迷路。安装在你汽车里的器件将告诉你，你现在所处的位置，正向何处去。虽然从全球定位系统(GPS)也能获得类似服务，但是这种新的分布式系统能够向你提供更精确更具体的信息。即使在GPS覆盖不到的楼内或隧道内，你仍能继续使用此系统。事实上，你从这个新系统能够得到比GPS多得多的信息，如限速、前面那条街是单行线还是双行线、前面每条街的交通情况或事故信息等。使用这种系统，还可以跟踪公共交通情况，你可以适时地赶上下一班车，而不至于在寒风中或烈日下在车站等上数十分钟。基于这样的新系统还可以开发出许多其他功能，例如在不同街道根据不同交通流量动态调节红绿灯，追踪超速的汽车或被盗的汽车等。应用这一系统的关键问题包括成本、功耗和安全性，这正是802.15.4要解决的问题。