功能通用Zigbee收發(fā)器LT2510收發(fā)器輸出功率在CE市場(chǎng)輻射10 mW 100 mW接收器靈敏度-96 dBm * -98 dBm速率）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)范圍（10 dBm衰落余量.5英里1.5英里（125 mW模塊2.5英里）覆蓋1.5英里距離的節(jié)點(diǎn)數(shù)量2終點(diǎn)+ 2-路由器2-只是終點(diǎn)尋址復(fù)合體（網(wǎng)絡(luò)和IEEE）簡(jiǎn)單（僅限MAC）1.5英里傳輸?shù)难舆t（帶請(qǐng)求，無(wú)重試）100毫秒（假設(shè)每跳10毫秒）6.5毫秒吞吐量《8 kbps兩跳》 115.2 kbps *基于平均收發(fā)器的數(shù)字，不是特定的收發(fā)器

ZigBee具有一些強(qiáng)大的功能，使其成為M2M通信的強(qiáng)大協(xié)議，但這并不意味著它已經(jīng)過優(yōu)化對(duì)于所有網(wǎng)絡(luò)，星際網(wǎng)絡(luò)可以從中受益實(shí)施，更有效的解決方案。

在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)時(shí)考慮實(shí)際數(shù)據(jù)流非常重要。盡管在M2M應(yīng)用中具有眾多優(yōu)勢(shì)，但ZigBee可能并不總是最佳選擇。

ZigBee?等多跳網(wǎng)狀協(xié)議因其將低數(shù)據(jù)速率，機(jī)器連接到一起的能力而受到很多關(guān)注。 - 機(jī)器（M2M）應(yīng)用。特別是ZigBee將自己定位為無(wú)線低功耗網(wǎng)狀協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)承載。 ZigBee解決方案的許多功能都涉及擴(kuò)展無(wú)線M2M市場(chǎng)的要求。低數(shù)據(jù)速率，低功耗，通過網(wǎng)格增強(qiáng)的范圍，以及分組數(shù)據(jù)的自動(dòng)按需路由是ZigBee的關(guān)鍵方面，它們?cè)贛2M市場(chǎng)空間中創(chuàng)造了這樣的嗡嗡聲。

對(duì)星形網(wǎng)絡(luò)的要求

在實(shí)現(xiàn)ZigBee類型的網(wǎng)格時(shí)，考慮通過網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際數(shù)據(jù)流是很重要的。雖然所有節(jié)點(diǎn)都可以相互通信，但實(shí)際上，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都是指向多點(diǎn)（或多點(diǎn)到點(diǎn)，具體取決于您的視角），并形成星形拓?fù)?。?shù)據(jù)從中央服務(wù)器流向收集數(shù)據(jù)或提供某種操作的特定端點(diǎn)。來(lái)自終點(diǎn)的數(shù)據(jù)也能夠回流到中心點(diǎn)。這是大多數(shù)無(wú)線傳感器和控制應(yīng)用的基本網(wǎng)絡(luò)流程，包括樓宇自動(dòng)化，遠(yuǎn)程醫(yī)療，智能能源和零售。對(duì)于星型網(wǎng)絡(luò)，多跳網(wǎng)格不是必需的，而是確保所有節(jié)點(diǎn)連接的功能。

實(shí)際上，在星型網(wǎng)絡(luò)中，ZigBee網(wǎng)絡(luò)所需的開銷量可能會(huì)受到限制。最佳解決方案。圖1顯示了一個(gè)具有多個(gè)端節(jié)點(diǎn)的星型網(wǎng)絡(luò)示例，它們都與單個(gè)中央服務(wù)器進(jìn)行通信。

圖1：星型網(wǎng)絡(luò)。

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ZigBee具有雙層尋址方案，在節(jié)點(diǎn)上硬編碼的低層IEEE地址和用于傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)分配的網(wǎng)絡(luò)地址。只有網(wǎng)絡(luò)地址用于路由數(shù)據(jù)，因此最終用戶必須在IEEE地址和網(wǎng)絡(luò)地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能正確地尋址數(shù)據(jù)包。這類似于ARP在傳統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)行方式。這種雙層尋址對(duì)于路由網(wǎng)絡(luò)是常見的，并且提供了來(lái)自硬件（IEEE）層的抽象層。對(duì)于星型網(wǎng)絡(luò)，它僅用于為簡(jiǎn)單的連接問題提供另一層復(fù)雜性，如圖2所示。

圖2：通過多跳網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)的星型網(wǎng)絡(luò)。

ZigBee網(wǎng)格基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義的基礎(chǔ)RF協(xié)議。 IEEE 802.15.4是一種直接序列擴(kuò)頻（DSSS）調(diào)制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于868 MHz，900 MHz和2.4 GHz ISM頻段。實(shí)際上，大多數(shù)收發(fā)器工作在2.4 GHz，因?yàn)樗峁┝巳蚪邮芏群透叩?50 kbps RF數(shù)據(jù)速率。在包括歐洲在內(nèi)的世界許多地方，2.4 GHz DSSS收發(fā)器的輻射輸出功率限制為10 mW。將此與藍(lán)牙?和專有射頻跳頻系統(tǒng)相比較，根據(jù)CE規(guī)定可以輻射高達(dá)100 mW - 輸出功率的十倍。此限制降低了模塊的總功耗，但也限制了模塊的范圍。 ZigBee通過多跳網(wǎng)狀路由解決了這個(gè)范圍問題。

添加路由器以提供連接性有缺點(diǎn)。首先，它增加了系統(tǒng)的總成本，因?yàn)樾枰嗟氖瞻l(fā)器。其次，當(dāng)每個(gè)分組通過附加節(jié)點(diǎn)路由時(shí)，系統(tǒng)的總延遲增加，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)僅具有單個(gè)收發(fā)器并且不能同時(shí)發(fā)送和接收。如果在傳輸數(shù)據(jù)分組之前需要執(zhí)行路由請(qǐng)求，則可以進(jìn)一步增加等待時(shí)間。數(shù)據(jù)流量的復(fù)雜性如圖3所示。

圖3：ZigBee數(shù)據(jù)包傳送。

在圖3中，如果假設(shè)十次傳輸中的每一次傳輸至少需要10 ms（其中不會(huì)考慮重新傳輸任何數(shù)據(jù)的需要），然后用戶需要超過100毫秒才能收到他們的確認(rèn)。

ZigBee Pro?是ZigBee規(guī)范的第三個(gè)主要版本，通過實(shí)現(xiàn)源代碼來(lái)解決這個(gè)問題。路由。源路由可以減少所需的路由請(qǐng)求量，但通過在數(shù)據(jù)包中包含每個(gè)躍點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址，為通過空中發(fā)送的數(shù)據(jù)包增加額外的開銷。高延遲會(huì)限制ZigBee網(wǎng)絡(luò)有效地將數(shù)據(jù)從一個(gè)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)點(diǎn)的能力。如果ZigBee節(jié)點(diǎn)每次數(shù)據(jù)包傳輸只能傳輸100個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，而不是每100毫秒傳輸100個(gè)字節(jié)，則實(shí)際數(shù)據(jù)速率僅為8 kbps - 低于許多應(yīng)用程序用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)?600波特率。它遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于許多應(yīng)用程序所需的115，200 bps。由于這些限制，所有數(shù)據(jù)必須作為離散數(shù)據(jù)包進(jìn)行管理，并且不經(jīng)常發(fā)送。最后，如果需要額外的路由器來(lái)提供連接，最終用戶負(fù)責(zé)提供支持中間路由器的基礎(chǔ)設(shè)施。額外的節(jié)點(diǎn)不僅帶來(lái)額外的成本，它們還必須位于電源附近，并且必須位于提供最佳覆蓋范圍。

Laird Technologies解決方案

覆蓋問題通?？梢酝ㄟ^替代低功率中間路由器來(lái)解決在鏈路的每一端都有更高功率的發(fā)射機(jī)。從10 mW到100 mW將在鏈路預(yù)算中提供10 dBm的增益 - 大約是范圍增加的2.5倍。此外，對(duì)于非CE市場(chǎng)，例如北美，可提供高達(dá)1 W的更高輸出功率以提供額外的覆蓋。一旦擺脫了ZigBee功率和數(shù)據(jù)速率限制的限制，最終用戶就可以從M2M應(yīng)用的大量標(biāo)準(zhǔn)和專有解決方案中進(jìn)行選擇。

Laird Technologies的LT2510系列跳頻串行到無(wú)線模塊就是一個(gè)例子。 LT2510系列專為工業(yè)M2M應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用小巧，經(jīng)濟(jì)高效的外形，提供同類最佳的產(chǎn)品系列和吞吐量。 LT2510系列具有智能服務(wù)器/客戶端架構(gòu)，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和星型網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。這些設(shè)備的智能抽象了復(fù)雜的基礎(chǔ)RF協(xié)議，其更高的輸出功率消除了多個(gè)設(shè)備提供遠(yuǎn)距離連接的需要。 LT2510系列允許無(wú)限數(shù)量的客戶端自動(dòng)同步到單個(gè)服務(wù)器，即星形系統(tǒng)的中心點(diǎn)。然后向最終用戶呈現(xiàn)從其主機(jī)設(shè)備到連接到中央服務(wù)器的主機(jī)的直接串行鏈路。 LT2510系列的射程可達(dá)2.5英里，可為星形網(wǎng)絡(luò)提供大范圍的覆蓋區(qū)域。圖4顯示了通過類似LT2510系統(tǒng)發(fā)送的相同用戶數(shù)據(jù)。

圖4：LT2510數(shù)據(jù)包傳輸。

由于LT2510系列模塊具有更高的輸出功率，因此整個(gè)鏈路可以是僅使用兩個(gè)主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理。不需要中間路由器或路由協(xié)議。數(shù)據(jù)從源流到目的地，并且可以在短至6.5毫秒內(nèi)接收確認(rèn)（假設(shè)沒有重試）。

對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)而言，小于30毫秒的確認(rèn)是典型的。通過最佳配置，可以實(shí)現(xiàn)115，200 bps的線路速率，以允許通過無(wú)線鏈路傳輸數(shù)據(jù)。

雖然LT2510系列模塊為串行到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供了非常簡(jiǎn)單，完全認(rèn)證的實(shí)現(xiàn)，但它們還提供了許多OEM主機(jī)可用于優(yōu)化性能的高級(jí)功能。這些功能包括降低的空閑電流消耗小于10 mA，50μA睡眠狀態(tài)，能夠在26 ms內(nèi)喚醒和發(fā)送，以及高級(jí)API功能，可使用API標(biāo)頭快速重定向傳輸數(shù)據(jù)。此外，LT2510系列具有RF模式，允許500 kbps RF數(shù)據(jù)速率，是802.15.4 ZigBee網(wǎng)絡(luò)速率的兩倍。易于使用，快速上市和全球認(rèn)證的結(jié)合使OEM能夠快速，經(jīng)濟(jì)地將LT2510模塊集成到星形網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中。