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Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个人区域网络协议。该协议中规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这个名字来源于蜜蜂的八字舞。因为蜜蜂通过飞行和之字形与同伴交流，也就是说，蜜蜂通过这种方式在群体中形成一个交流网络。其特点是短距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率。主要适用于自动控制和远程控制领域，可嵌入各种设备中。简而言之，ZigBee是一种廉价低功耗的短距离无线组网通信技术。
ZigBee技术原理
ZigBee是由多达65000个无线数据传输模块组成的无线数据传输网络平台，与现有的移动通信的CDMA网络或GSM网络非常相似。每个ZigBee网络数据传输模块类似于移动网络的一个基站，它们可以在整个网络范围内相互通信。每个网络节点之间的距离可以从标准的75米到扩展的几百米甚至几公里。此外，整个ZigBee网络还可以与其他现有网络连接。比如你可以在北京通过互联网监控云南某地的一个ZigBee控制网络。
ZigBee网络主要用于自动控制数据传输，而移动通信网络主要用于语音通信。每个移动基站的价值一般在百万元以上，而每个ZigBee“基站”不到1000元；每个ZigBee网络节点不仅可以与传感器等监测对象连接，直接采集和监测数据，还可以自动传输来自其他网络节点的数据。此外，每个ZigBee网络节点(FFD)还可以无线连接多个孤立的子节点(RFD)，这些子节点在自己的信号覆盖范围内不承担网络信息传递的任务。
每个ZigBee网络节点(FFD和RFD)可以支持多达365，438+0个传感器和受控设备，每个传感器和受控设备最终可以有8种不同的接口模式。能采集和传输数字量和模拟量。
ZigBee技术的特点
ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低速、低成本的双向无线通信技术。主要用于各种短距离、低功耗、低传输速率的电子设备之间的数据传输，以及周期性数据、间歇性数据、低反应时间数据传输的典型应用。
自从马可尼发明无线电以来，无线通信技术一直朝着提高数据速率和传输距离的方向发展。例如，广域网中的第三代移动通信网络(3G)旨在提供多媒体无线服务，局域网中的标准从IEEE802.11中的1Mbit/s到IEEE802.11g中的54Mbit/s不等。ZigBee技术致力于为固定、便携或移动设备提供复杂度、成本和功耗极低的廉价低速率无线通信技术。
这种无线通信技术具有以下特点:
1，低功耗
在工作模式下，ZigBee技术的传输速率低，传输的数据量很小，所以发送和接收信号的时间很短。其次，在非工作模式下，ZigBee节点处于睡眠模式。一般设备搜索延迟为30ms，睡眠激活延迟为15ms，活动设备通道访问延迟为15ms。由于工作时间短，收发信息功耗低，采用睡眠模式，ZigBee节点非常节能，ZigBee节点的电池工作时间可长达6个月到2年。同时，由于电池时间取决于电池类型、容量、应用场景等多种因素，ZigBee技术还在协议中优化了电池的使用。对于典型应用，碱性电池可以使用数年，对于某些工作时间占总时间的比例(工作时间+睡眠时间)小于1%的情况，电池寿命甚至可以超过10年。
2.可靠的数据传输
ZigBee的媒体访问控制层(MAC层)采用了准备好就说的冲突避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传输的需求时，会立即传输，发送的每个数据包都要等待接收方的确认信息，并回复确认信息。如果确认信息没有回复，说明有碰撞，会重新发送。该方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专门的时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。同时ZigBee针对延迟敏感的应用进行了优化，通信延迟和睡眠状态激活延迟都很短。
3.大网络容量
ZigBee的低速、低功耗、短距离传输等特点，使其非常适合支持简单设备。ZigBee定义了两种设备:全功能设备(FFD)和简化功能设备(RFD)。对于功能齐全的设备，需要支持所有49个基本参数。而对于功能简化的设备，最低配置只需要支持38个基本参数。全功能设备可以与简化功能设备和其他全功能设备对话，并可以以三种方式工作，即个人区域网络协调器、协调器或设备。简化功能设备只能与全功能设备对话，全功能设备只在非常简单的应用中使用。ZigBee网络包括最多255个ZigBee网络节点，其中一个是主设备，其他是从设备。如果使用网络协调器，整个网络最多可以支持64000个以上的ZigBee网络节点，并且网络协调器之间可以相互连接，所以整个ZigBee网络节点的数量会很可观。
4.和睦相处
ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。网络通过网络协调器自动建立，信道接入通过载波侦听/冲突检测(CSMA-CA)执行。为了实现可靠的交付，还提供了完整的握手协议。
5.安全
Zigbee提供数据完整性检查和认证功能，并在数据传输中提供三级安全。第一个层次其实是一种不安全的方式。对于某个应用，如果安全性不重要或者上层已经提供了足够的安全保护，设备可以选择这种方式传输数据。对于第二个安全级别，设备可以使用访问控制列表(ACL)来防止非法设备获取数据，并且在该级别不采取任何加密措施。第三级安全采用对称密码，属于数据传输中的高级加密标准(AES)。AES可用于保护数据有效载荷，防止攻击者假冒合法设备，每个应用程序可以灵活地确定其安全属性。
6、实施成本低
该模块的初始成本估计在6美元左右，很快将降至65438美元+0.5-2.5，Zigbee协议免专利费。目前低速低功耗UWB芯片组的价格至少在20美元以上。ZigBee的价格目标只有几分钱。成本低也是ZigBee的关键因素。
7.短时间延迟
通信延迟和从休眠状态的激活延迟非常短。典型的搜索设备延迟为30毫秒，休眠激活延迟为15毫秒，活动设备通道访问延迟为15毫秒..因此，ZigBee技术适用于无线控制(如工业控制场合等。)具有苛刻时间延迟的应用。
ZigBee和WiFi的区别
相似之处:
1，都是短距离无线通信技术；
2.两者都使用2.4GHz频段。
3、全部采用DSSS技术；
差异:
1，传输速度不同。ZigBee的传输速度不高(
2.不同的应用。ZigBee用于低速低功耗场合，如无线传感器网络，适用于工业控制、环境监测、智能家居控制等领域。WiFi一般是用于覆盖一定范围(如1楼)的无线网络技术(覆盖范围约100米)。表现形式就是我们常见的无线路由器。一栋楼里有1无线路由器，楼里的笔记本电脑(带无线网卡)基本都能无线上网。
3.市场情况不一样。ZigBee作为一项新技术，自2004年第一版标准发布以来，一直在高速发展和普及。目前由于成本和可靠性的原因，还没有大范围推广；WiFi有很多成熟的技术，也有很多应用。总的来说，两者差别较大，市场定位不同，竞争不大。只是他们在技术上有* * *相似性，相互干扰还是比较大的，尤其是WiFi对ZigBee的干扰。
两者硬件内存需求对比:ZigBee:32 ~ 64kb+；WiFi:1MB+；ZigBee硬件要求低。
两者电池开机时长对比:ZigBee: 100 ~ 1000天；Wifi: 1 ~ 5天；ZigBee功耗低。传输距离对比(一般用法，无大功率天线发射机):ZigBee:1 ~ 1000m；WiFi:1 ~ 100m；ZigBee传输距离远。ZigBee缺点:网络带宽对比:ZigBee:20 ~ 250 KB/s；WiFi:11000 kb/s；ZigBee带宽低，传输慢。
ZigBee的技术应用
ZigBee作为一种低速短距离无线通信技术，有其自身的特点，所以有为其量身定制的应用，虽然在某些应用中可能会与其他技术重叠。ZigBee的一些可能的应用包括智能家居、工业控制、自动抄表、医疗监控、传感器网络应用和电信应用。
1，智能家居
家里可能有很多电器和电子设备，比如灯、电视、冰箱、洗衣机、电脑、空调等。，还可能有烟雾传感器、警报器和摄像机等。在过去，我们可能最多实现点对点的控制，但如果使用ZigBee技术，可以将这些电子电气设备连接起来，形成一个网络，甚至通过网关连接到互联网，这样用户就可以在任何地方方便地监控自己的家庭情况，省去了呆在家里的需要。
2.工业控制
工厂环境中有大量的传感器和控制器。ZigBee技术可用于将它们连接成网络进行监控，加强作业管理并降低成本。
3.传感器网络的应用
传感器网络也是近年来的研究热点，在货物跟踪、楼宇监控、环境保护等方面有着良好的应用前景。传感器网络要求节点成本低，功耗低，可以自动组网，易于维护，可靠性高。ZigBee在组网和低功耗方面的优势使其成为传感器网络应用的良好技术选择。
目前Zigbee技术还存在一些问题。
虽然Zigbee技术在2004年被列为全球发展最快、最具市场前景的十大新技术之一；已经有很多关于Zigbee技术优势的讨论。截至目前，国内外众多厂商也开发生产了各种Zigbee产品，并在应用和推广方面做了大量工作。但是实事求是地说，真正用Zigbee技术解决具体实际问题的有意义的案例是很少的。
Zigbee看似是一种时尚，但目前还不能成为真正实用的新技术。至于其原因，除了是一项新技术外，还需要一个技术完善成熟和市场培育的过程。在长期应用Zigbee技术解决实际问题的实践中，我们也发现了以下问题，这些问题非常重要，但我们认为在短期内很难解决:
1，Zigbee的核心技术之一是动态组网和动态路由，即Zigbee网络考虑网络中节点的增减，网络中的每个节点都需要在一定的时间间隔内通过无线信号交换重新组网，每次从一个节点向另一个节点发送信息时，都需要扫描所有可能的路径，从最短路径开始，这就涉及到无线网络的管理。这些都需要占用大量的带宽资源，增加数据传输的延迟。尤其是随着网络节点数量和中转次数的增加。所以虽然Zigbee的射频传输速率是250kbps，但是经过反复中转，实际可用速率会大大降低，数据传输延迟也会大大增加，无线网络管理也会变得更加麻烦。这是目前Zigbee网络数据传输的主要问题。
2.从英语的角度来看，Zigbee这个词由两个词组成:“Zig”和“bee”。前一个“Zig”在中文里是之字形路径的意思，后一个英文单词“bee”是蜜蜂的意思。我们的理解，Zigbee网络技术是模仿蜜蜂信息传递的方式，通过网络节点之间的信息相互传递，将一个消息从一个节点传递到远处的另一个节点。按照通用标准Zigbee节点，在开放空间中每次数据传输平均增加50米的直线传输距离，500米直线距离的传输需要传输10次；室内，由于Zigbee使用的2.4 G的传输频率一般是通过信号反射来传输的，由于建筑物的遮挡，往往需要使用更多的网络节点来进行数据传输，就像上面第一条分析的那样，这对于一个Zigbee网络来说不是一件简单的事情。当然，我们也可以使用放大器来增加Zigbee网络节点的传输距离。但这必然会大大增加网络节点的功耗和成本，失去Zigbee低成本、低功耗的初衷。而且在室内用这种方法增加传输距离效果有限。显然，中心点在室外，终端模块在室外的星型网络通信结构更为合理。
3.Zigbee的核心技术之一是，每个网络节点除了作为信息采集点，执行中心的命令外，还承担着随时从网络传输数据的任务。这样网络节点的收发机必须随时处于收发状态，也就是说它的最小功耗至少在20mA左右，使用放大器的远程网络节点功耗一般在150mA左右。使用电池驱动显然难以保证网络节点的正常工作；
4.由于Zigbee中的每个节点都参与自动组网和动态路由的工作，所以每个网络节点的单片机都相对复杂，成本自然更高。此外，基于Zigbee网络的特定应用的开发工作量也更大。
综上所述，我们认为Zigbee网络，其实在很多情况下，是牺牲了网络传输效率、节点模块的带宽和功耗来换取动态组网和动态路由的功能，这些在很多实际应用中并不重要，因为一般来说，我们的网络节点和数据传输通道往往是固定的。因此，目前的Zigbee技术并没有解决节点功耗问题、网络数据传输效率低的问题以及数据传输距离有限的问题，这些都是Zigbee技术难以得到很好普及的根本原因。