ZigBee和ZigBee PRO特性集的区别何在

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已取得很大发展的无线新标准ZigBee技术有望为家庭自动化市场带来革命。本文针对ZigBee技术，探究了其发展现状，并对ZigBee和ZigBee PRO特性集进行了概述；另外还包括关于ZigBee各种市场和应用性的论述。


ZigBee和ZigBee PRO特性集的区别何在

      ZigBee最近批准了ZigBee-2007规范，该规范定义了ZigBee和ZigBee PRO的两个特性集。全新ZigBee-2007规范构建于ZigBee-2006之上，不但提供了增强型功能，而且在某些网络条件下还具有向后兼容性。ZigBee特性集提供了树寻址、AODV网状路由、单播、广播和群组通信、以及安全等特性。相比之下，ZigBee PRO用随机寻址取代了树寻址；其虽然包括了ZigBee-2006和2007规范中所使用的相同的AODV路由，但是却提供了多对一源路由备选方案。ZigBee PRO还增加了有限的广播寻址功能，并增加了对“高级”安全性的支持功能。ZigBee和ZigBee PRO特性集均对可选频率捷变和拆分提供了更多的支持。

      ZigBee的树寻址按照等级分配地址。ZigBee PRO采用的随机寻址法随机地为设备分配地址，并通过不断监控和达到“管理”流量将冲突挑选出来。ZigBee不仅受益于可靠、独特的寻址方法，而且不存在经常性的监控通信与处理地址冲突的开销。但PRO却得益于调整功能，如当通信限制会导致一个由多个（五个以上）跳频（Hop）组成的网络时；或当一个网络由多个移动终端设备组成时，该优势是以不断增加的启动延迟为代价的，因为ZigBee PRO必须要允许一定的时间以解决地址冲突问题，而对于树寻址而言则并非必须。

     ZigBee和ZigBee PRO路由均使用Ad Hoc方式的按需距离矢量（AODV）路由协议，但是只有PRO可支持多对一路由选项。在牺牲一个较大协议栈的前提下，多对一源路由实现了快速路由建立，此时多个设备（如传感器）均向一个接收器（Sink）报告（如网关设备）。对于自主双向和点对点通信（如灯控开关和灯）来说，多对一特性就变得不那么高效了，并且在一些情况下会变得不合事宜。

     ZigBee和ZigBee PRO均支持集群寻址，但是PRO增加了对有限广播集群寻址的支持，可在所有集群成员相对紧密邻近时防止整个网络出现不必要的溢流（Flooding）。该特性在降低大型网络的网络宽通信开销方面极为有用，但随之而来的是占用更多宝贵的节点空间。


     虽然存在一些细微的差异，但ZigBee和ZigBee PRO之间最主要的特性差异就是对高级别安全性的支持。高级别安全性提供了一个在点对点连接之间建立链路密匙的机制，并且当网络设备在应用层无法得到信任时增加了更多的安全性。像许多PRO特性那样，高级安全特性对于某些应用而言非常有用，但在有效利用宝贵节点空间方面却付出很大代价。

      尽管ZigBee和ZigBee PRO在大部分特性上相同，但只有在有限条件下二者的设备才能在同一网络上同时使用。如果所建立的网络（由协调器建立）为一个ZigBee网络，那么ZigBee PRO设备将只能以有限的终端设备的角色连接和参与到该网络中，即该设备将通过一个父级设备（路由器或协调器）与该网络保持通信，且不参与到路由或允许更多的设备连接到该网络中。同样，如果网络最初建立为一个PRO网络，那么ZigBee设备也只能以有限的终端设备的角色参与到该网络中来。

     事实上，许多采用了ZigBee的产品都将是专用方案或应用规范，任何特定网络往往都只允许使用特定厂家的设备。在医疗行业尤为如此，因为目前该领域还没有定义和批准公共方案。但是，对于那些不同厂商的众多设备都必须作为一个单一协同运行网络来完成指定服务或功能的市场来说，则需要对公共方案进行规范，以保证所有网络中的设备都“讲”同一种语言，并具有互操作性。本文中的互操作性是指某公司A的一款产品（灯控开关）将可与另一家公司B的产品（灯镇流器）进行通信，而无需两家公司在此之前制定通信协议来确保设备的协同工作（图一）。



  
     初期主要面向家庭和商业楼宇自动化市场，随着更多公司和专业人员投身于ZigBee并更好地了解其功能和差异，ZigBee开始进入更广阔的市场，除了关注于老年护理及生活辅助、医疗、电信、资产追踪、娱乐和更多其他用途的产品以外，ZigBee还进入了先进抄表基础设施（AMI）领域。


     除批准ZigBee-2007规范（ZigBee和ZigBeePRO特征集）以外，ZigBee联盟将注意力集中于最终确定和正式测试几种应用方案，对网络中支持的设备类型以及这些设备之间通信的语言进行了定义。家庭自动化（HA）就是首个获批准的公共方案，其已经成熟并在相当长的一段时间内得到了使用。以AMI为目标的智能能源（SE）技术目前已被批准，并且在2008年5月完成最终测试和参考平台（Golden Unit）认证。商业楼宇自动化（CBA）不久就会进行测试，同时，由于更多的公司均在该联盟规范内开发产品和进行技术研究，接下来会出现更多的公共方案，例如医疗特别是个人健康和医院护理（PHHC）领域。由于它有望在 ZigBee上实施IEEE 11073标准，因此在不久的将来会受到更多关注。


个人健康和医院护理应用

     由于仍处于发展的早期阶段，因此PHHC设备在未来一年到一年半的时间内可能还不会上架销售，但各大公司已经开始针对该市场构建ZigBee驱动的设备。包括生活辅助和家庭护理在内的医疗市场发现ZigBee网络协议有许多好处，并且成本较低。ZigBee为便携式医疗应用提供低成本的解决方案，同时提供能够缩短护理人员反应时间以及能够挽救病人生命的实时数据。在生活辅助应用中，ZigBee网络可实现可靠且不易察觉的实时数据采集。其中包括在家中追踪居住者的所在方位，监控其饮食或洗浴习惯，从而确保了其定期按时服药，收集体重、血压或其他生物特征，开启自动照明或门以防止事故发生等，这种技术已经在实际部署中得到了证明。ZigBee还将被应用于医院和医疗设施的资产追踪。通过利用广泛的多跳频网格网络，ZigBee可为昂贵设备贴上数字标签，并在一个大型设施中对其进行追踪。



结论


      根据不同的系统要求和部署规模，ZigBee和ZigBee PRO均可以在市场中得到使用。在家居自动化及医疗领域，存在许多ZigBee的潜在机会；但截止到目前，由于缺少可以使用的公共方案，这些系统将仍然维持单一厂商解决方案，不具有互操作性。然而在许多情况下，这是符合需求的，因为定制化产品更能满足特定系统要求。


深圳市无线龙科技有限公司    洪先生                     

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