物联 （Zigbee）无线 络电能管理系统

  物联 （Zigbee）无线 络电能管理系统

1 概述随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联 要求的技术，称之为ZIGBEE，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联 。由于ZIGBEE的优越特性，基于ZIGBEE技术的无线组 是一种比较合适的下行信道的实现手段。适合应用于一些短距离的无线 络的组 ，例如写字楼、办公楼、宿舍楼、工厂等无线抄表 络，适用于企业内部能耗监测及管理系统，尤其适用于一些布线困难旧楼改造的能耗管理系统中。而若将其与成熟的工业以太 和GPRS/CDMA上行信道结合，与后台管理主站组成一个完整的集抄和监控系统，则可以为远程管理提供一个有效的解决方案。Zigbee与其他zui后一公里通讯技术比较见表1。 ZIGBEE与其他“zui后一公里”技术的比较 表1

 2 技术特点ZIGBEE协议基于IEEE 802.15.4标准，从2004年发布ZIGBEE V1．0到的增加了ZIGBEE-PRO扩展指令集的ZIGBEE2006版本，ZIGBEE功能不断强大。ZIGBEE具备强大的设备联 功能（见图2），它支持3种主要的自组织无线 络类型，即星型结构（Star）、 状结构（Mesh）和树型结构（Cluster Tree），特别是 状结构，具有很强的 络健壮性和系统可靠性。与目前普遍应用的wi-Fi、Bluetooth等短距离无线通讯技术相比较，ZIGBEE的特点主要有： （1）工作周期短、收发信息功耗较低，并且RFD（Reduced Function Device，简化功能器件）采用了休眠模式，不工作时都可以进入睡眠模式。（2）低成本。通过大幅简化协议（不到蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4 KB代码。（3）低速率、短延时。ZIGBEE的zui大通信速率达到250 kb／s（工作在2．4 GHz时），满足低速率传输数据的应用需求。ZIGBEE的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入 络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需3～10 S、Wi-Fi需3 S。（4）近距离，高容量。传输范围一般介于10～100 m，在增加RF发射功率后，亦可增加到1~3 km。这指的是相邻节点间的距离，若通过路由和节点间通信的接力，扩展后达到几百米甚至几公里。ZIGBEE可采用星状、片状和 状 络结构。由一个主节点管理若干子节点，zui多一个主节点可管理254个子节点。（5）高可靠性和高安全性。ZIGBEE的媒体接入控制层（Medium Access Control，MAC）采用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时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。ZIGBEE还提供了3级安全模式，包括无安全设定、使用接人控制清单防止非法获取数据以及采用加密标准（AdvancedEncryption Standard，AES）的对称密码，以灵活确定其安全属性。（6）免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗（Industrial Scientific Medical，ISM）频段，分别为2．4 GHz（）、915 MHz（美国）和868 MHz（欧洲）。3 性能参数Zigbee采集器/终端主要参数见表3。   表3