ZigBee无线通信技术及其应用前景初探

摘 要：ZigBee无线通信技术作为一种新型的近距离无线传感技术，其不仅在很多领域中发挥着重要的作用，同时也具有着非常良好的应用前景，本文对ZigBee无线通信技术的定义、特点与应用现状进行了简单介绍，并对其应用前景进行了探讨。

关键词：ZigBee无线通信技术；无线网络；应用前景

引言：网络技术与传感器技术的发展与推广使得ZigBee无线通信技术迎来了非常良好的发展契机，无论是现阶段的应用还是未来的应用，ZigBee技术与其他技术相比都有着很强的竞争力。

一、ZigBee无线通信技术概述

（一）ZigBee无线通信技术的定义

对于ZigBee无线通信技术的定义还要从ZigBee这一单词说起，ZigBee一词最早源于蜜蜂的zigzag舞蹈，每当有蜜蜂发现花粉时，都会通过这种特殊的舞蹈通知同伴，实现信息的交流。而当部署无线传感器网络的新技术在现代社会出现后，由于其具有着低功耗、低成本、低复杂度、低速率等多方面的特点，因此ZigBee也就成为了近程无线网络通信技术的称呼。当然，我们也可以将这种技术看做是一种专门的通信协议标准。

（二）ZigBee无线通信技术的特点

ZigBee技术作为无线通信技术中的一种，通常会与蓝牙（BLE低功耗蓝牙）、WiFi、RF射频识别等及其他技术一起出现，同时相比于其他技术，ZigBee技术在技术特点上也存在着非常多的区别与优势。第一，ZigBee技术虽然同样属于短距离的无线通信技术，通讯覆盖范围一般在10-100米之间，但最大范围却能够达到3千米左右，因此相比WiFi、蓝牙等通信距离更长。第二，ZigBee技术具有着较快的响应速度，在睡眠状态下仅需15毫秒即可进入到工作状态，而从节点连接进入网络也仅需30毫秒左右，相比蓝牙等其他技术的延迟延迟更低。第三，低延迟同时也意味着较低的电能消耗，ZigBee技术在功耗方面同样具有着优势，一般情况下，单节点仅依靠两节五号电池即可维持长达半年以上的待机状态，这是蓝牙、WiFi等所无法比拟的。第四，ZigBee技术的协议专利是免费的，在应用时无需支付专利费，再加上通讯控制器要求较低、协议简化等因素的影响，最终造就了ZigBee技术的低成本优势。第五，ZigBee技术在主节点管理子节点的节点结构使得其节点数量最多可达65000个，而蓝牙与WiFi则均不足50个，因此ZigBee技术的容量远超其他技术。第六，ZigBee技术在通用安全级别中存在信任中心钥匙与数据传输时的网络钥匙两种钥匙，同时还采用了AES128加密算法，目前尚没有暴力破解的先例，因此其安全性是非常高的。当然，ZigBee技术安全性极高的另一重要原因是其传输速度较低，每秒仅为10-250kb，即便想要能够暴力破解在时间上也是不允许的，而这也是其的一大缺陷。

（三）ZigBee无线通信技术的应用

ZigBee技术在成本、安全性等方面的技术特点优势使得其在现实生活中具有着非常广的应用范围，同时在应用时间上也比较早，因此，目前ZigBee技术的实际应用已经比较广泛，如智能家居、工业控制、智能农业等领域都对ZigBee技术有着比较有效的应用[1]。其中ZigBee技术最早的应用是在工业或企业市场领域，主要是用于建立感应式网络，为工业生产或企业提供火警报警装置控制、照明系统控制、生产流程控制等一系列功能，而随着这一技术的不断推广，交通、农业、家庭等领域对ZigBee技术的应用也逐渐普及开来。例如在智能家居方面，从最普遍的照明系统开关控制、门禁控制，到儿童玩具、遥控器、灯光调节以及各类家电产品，ZigBee技术在其中都发挥着十分關键的作用，甚至连三星、LG、德州仪器、罗技、飞利浦、小米等知名企业也都在各自的电子产品中采用了ZigBee技术。而在交通领域，ZigBee技术不仅能够通过分布式系统实现比GPS覆盖更为全面、精细的交通导航，同时还具有着公交追踪、道路交通信息实时汇报等功能，这些都给人们的出行带来了极大的便利。

二、ZigBee无线通信技术的应用前景

（一）医学领域的应用前景

ZigBee技术作为近距离的无线通信手段，未来其在医学领域中的应用主要会集中在医疗监护方面。通过对ZigBee技术的应用，医院可以在病房搭建起ZigBee网络，并借助传感器实现对病人身体状况的全天候、全方位、实施观测，准确记录下血压、体温、心跳频率等病人的基本信息，并通过网络传输至医院建立的信息系统上，这样不仅可以通过信息监测来代替医生查房，减少医生的工作量，同时也能够保证病人信息的准确性，避免出现信息判断的失误，降低医疗事故的发生几率。此外，借助智能化的软件控制，ZigBee网络下的病人信息检测还能够对异常信息及时给出通知，使医生能够针对具体问题快速做出反应，这对于重症患者的监护与治疗工作有着很大的帮助[2]。

（二）农业领域的应用前景

ZigBee无线通信技术的近距离通信功能在农业生产中同样可以发挥出重要作用。ZigBee技术的组网节点个数较多，因此可以通过大量的传感器布置来构组建出较为复杂的ZigBee网络，并借助网络信息技术以及系统软件实现对农作物生长状况的全天候实时监测，从而取代传统农业生产模式下对农作物生长的人工监测，使农民能够对农作物生长进行更及时、更准确的了解。同时，以耕地为覆盖范围的ZigBee网络还可以通过传感器对温度、空气湿度、降水乃至土壤情况等信息进行采集、传递，为农民的生产决策提供更加精确的数据信息参考，从而进行更加科学的农业生产。

（三）汽车领域的应用前景

ZigBee技术在汽车领域的应用对于交通安全能够提供非常大的帮助。从汽车导致的交通事故来看，除驾驶原因外，很多事故都是由于汽车发生故障造成的，而通过在汽车内部组建ZigBee网络并安装传感器，则能够对汽车的发动机运行状况、轮胎压力等进行检测，并针对异常状况做出及时汇报，使车主能够及时发现故障。同时其强大的适应性与超长的待机时间也提高了这一应用的可行性与实用性。

（四）工业领域的应用前景

在工业领域中，ZigBee技术除了能够提供最初的公共设施与能源管理工作，在未来还有望在机床控制、机器设备检测与维修、危险化学成分分析等多个方面得到应用。这些工业生产工作本身不需要太过庞大的数据信息，ZigBee技术在传输速度方面的不足基本不会产生太大影响，而其成本低、容量大、功耗低、节点数量多等方面的特点却能够发挥出巨大的作用。例如在成本方面，ZigBee技术低廉的应用成本与维护成本相比与WiFi、蓝牙等技术在重视经济效益的工业生产中显然更具优势，而更多的节点数量则意味着能够实现更多的传感器布置，从而使数据信息更加详细、全面。在ZigBee网络下，工业生产中的各项信息数据都能够实现有效的采集、处理、分析与传输，进而为生产决策提供辅助作用[3]。

（五）军事领域的应用前景

ZigBee技术在军事领域中的应用设想早在21世纪初就已经被提出，通过ZigBee网络组建与传感器的设置，ZigBee技术不仅能够让单兵作战系统实现数据分析处理转换、网络控制、卫星通讯设备治理等功能，同时还能够在战争中承担战场侦测、目标定位、友军弹药设备与军力监测、战斗损失评估等工作，对军事信息化的建设能够提供非常大的帮助。

结束语：总而言之，ZigBee技术在成本、功耗等方面的特点使其具有着WiFi、蓝牙等其他短距离无线通信技术所难以企及的优势与应用价值，而随着科技的不断进步，ZigBee技术在未来必将得到更加广泛的应用，并取得更好的应用效果。

参考文献：

[1]吕艺.ZigBee无线通信技术与应用前景浅析[J].数字技术与应用，2016（04）：29.

[2]李海滨.浅谈无线通信技术的应用前景[J].中国传媒科技，2012（04）：122-123.

[3]罗天雨.ZigBee无线技术市场前景广阔[J].机电一体化，2015（04）：75.

作者简介：

徐晨凯（1995.11.01）；性别：男，籍贯：吉林省四平人，学历：本科，在读于吉林大学；