首先，我是怎么了解到ZigBee3.0的？是一次偶尔的机会和公司资深的技术交流，说起ZigBee3.0，然后就交流升级了。
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一、起源历史篇
1、ZigBee起源什么技术？
在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必需是高可靠的，并能抵抗工业现 场的各种电磁干扰。因此，经过人们长期努力，ZigBee协议在2003年中正式问世了。另外，ZigBee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。

2、什么是ZigBee？
首先ZigBee的Mac层、PHY层是 IEEE802.15.4协议的。根据这个协议规定的技术是一种近距离、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 控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉 所在方位和远近信息的，也就是所蜜蜂依靠着这样的方式构成了群体中的通信“网络”，因此ZigBee的发明者们形象地利用蜜蜂的这种行为来形象地描述这种 无线信息传输技术。

3、ZigBee技术有哪些特点？
ZigBee的特点主要有以下几个方面：
(1)低功耗：在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6-24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比之下蓝牙可以工作数周、WiFi可以工作数小时；
(2)低成本：通过大幅简化协议是成本很低(不足蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，按预测分析，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4KB代码，而且ZigBee的协议专利免费；
(3)低速率：ZigBee工作在250kbps的通讯速率，满足低速率传输数据的应用需求；
(4)近距离：传输范围一般介于10～100m之间，在增加RF发射功率后，亦可增加到1-3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远；
(5)短时延：ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3-10s、WiFi需要3s；
(6)高容量：ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网；
(7)高安全：ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码，以灵活确定其安全属性；
(8)免执照频段：使用工业科学医疗(ISM)频段，915MHz(美国)，868MHz(欧洲)，2.4GHz(全球)。
由于此三个频带物理层并不相同，其各自信道带宽也不同，分别为0.6MHz, 2MHz和5MHz。分别有1个, 10个和16个信道。这三个频带的扩频和调制方式亦有区别。扩频都使用直接序列扩频(DSSS)，但从比特到码片的变换差别较大。调制方式都用了调相技术，但868MHz和915MHz频段采用的是BPSK，而2.4GHz频段采用的是OQPSK。
在发射功率为0dBm的情况下，蓝牙通常能有10米的作用范围。而ZigBee在室内通常能达到30-50米的作用距离，在室外空旷地带甚至可以达到400米(TI CC2530不加功率放大)。
所以，ZigBee可归为低速率的短距离无线通信技术。

4为什么说ZigBee是顺应工业自动化对可靠的无线数据传输日益增长的需求而产生的？
ZigBee 技术本身，就是因为兰牙技术不能满足工业自动化中，对低数据量，低成本，低功耗，高可靠性的无线数据通信的需求而产生的。因为，对于工业现场，这种无线数 据传输必需是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。
ZigBee技术中，使用网状网拓扑结构，自动路由，动态组网，直序扩频的方式。就是为了满足工 业自动化控制现场的这种需要。

二、通信技术篇
1、ZigBee使用那种协议？
IEEE802.15.4协议，这是一种低传送速率的无限PAN的协议。在标准化方面，IEEE802.15.4工作组主要负责制定物理层和MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准，高层应用、测试和市场推广等方面的工作将由ZigBee联盟负责。

2、为什么ZigBee无线通信使用2.4G频段是免费频段？
在我国和世界上大多数其他国家，一般使用无线电设备都是要付频率使用费的，包括手机通信，只不过移动运营商已经向国家支付了这笔费用，并通过号码占用费等方式向用户收取了这笔费用。在使用其它无线设备时，你首先要向国家相关部门申请频率使用许可，然后根据你的无线设备所使用的频率，功率大小和数量收取费用。 这是一笔不小的费用，一般设备一年往往要交纳几千元的费用。
而免费频段，是指各个国家根据各自的实际情况，并考虑尽可能与世界其他国家规定的一致性，而划 分出来的一个频段，专门用于工业，医疗以及科学研究使用(ISM频段)，不需申请而可以免费使用的频段。我们国家的2.4G频段，就是这样一个频段。
然而，为了保证大家都可以合理使用，国家对该频段内的无线收发设备，在不同环境下的使用功率做了相应的限制。例如在城市环境下，发射功率不能超过 100mW。

3、ZigBee仅适合近距离通信吗？
ZigBee局域网络不仅可以通过提高每个节点模块的发射功率和接收灵敏度以及增加节点数量来扩展网络，而且还可以通过传统的互联网去监控路途遥远的ZigBee控制网络。但是，在进行扩张要注意的是：

5、ZigBee与现有数传电台的比较有哪些特点?
其优点如下：
(1) 可靠性高：由于ZigBee模块的集成度远比一般数传电台高，分离元器件少，因而可靠性更高;
(2) 使用方便安全：因为集成度高，比起一般数传电台来，ZigBee收法模块体积可以做得很小，而且功耗低，最大发射电流比一个CDMA手机还要小许多，因而很容易集成或直接安放在到设备之中，不仅使用方便，而且在户外携带使用时不容易受到损坏;
(3) 抗干扰力强，保密性好，误码率低：ZigBee收发模块使用的是2.4G 直序扩频技术，比起一般FSK,ASK和跳频的数传电台来，具有更好的抗干扰能力，和更远的传输距离;
(4) 免费频段：ZigBee使用的是免费频段，而许多数传电台所使用的频段不仅需要申请，而且每年都需要向国家无委会交纳相当的频率使用费;
(5) 价格低： ZigBee数传模块的价格只有具有类似功能的数传电台的几分之一。

6、为什么ZIGBEE的抗干扰性能高于Wi-Fi和蓝牙技术?
摩尔实验室（MORLAB）经过近段时间对ZigBee技术的研究及相关测试实践总结出如下几点，这也是ZigBee产品抗干扰能力强的主要原因。
ZigBee抗干扰特性主要是抗同频干扰，即来自共用相同频段的其他技术的干扰。主要特性如下：
1、 空闲信道评估（Clear Channel Assessment，CCA）：
判断信道是否空闲。IEEE 802.15.4 物理层在碰撞避免机制中提供CCA的能力，即如果信道被其他设备占用，则允许传输退出而不必考虑采用该信道的通信协议。
现主要有3种空闲信道评估模式：
（1）判断信道的信号能量，若信号能量低于某一个门限量，则认为信道空闲；
（2）判断无线信道的特征，这特征主要包括两方面，即扩频信号和载波频率；
（3）综合前两种模式，同时检测信号强度和信号特征，给出信道空闲判断。
2、 动态信道选择：
ZigBee 个人区域网（PAN）中的协调器（网络的中心节点，负责网络的组织和维护）。首先要扫描所有的信道，然后确认并加入一个合适的PAN（不需要创建一个新的PAN），减少同频段PAN的数量，降低潜在的干扰。如果干扰源出现在重叠的信道上，协调器上层的软件要应用信道算法选择一个新的信道。
3、 信道算法：
在网络初始化或者响应中断时，ZigBee 设备都会先扫描一系列被列入信道表参数中的信道，以便进行动态信道选择，按照上述空闲信道来设置信道表参数，以便加强网络的共存性能。
在严重干扰期间，ZigBee不改变信道，而是依靠其低占空比、免冲突算法（每个设备在发送数据之前侦听信道）来减小由于传输冲突所造成的数据丢失。
4、 直序扩频技术（DSSS) 和频率快变FA：
直接序列扩频技术具有一定的抗干扰效果（如下图所示），在其他条件相同情况下传输距离要大于跳频技术（发射功率为0dBm的情况下，Bluetooth有10m作用范围，而ZigBee在室内能达到30——50m作用范围）。所谓频率快变是改变频率、以避开一个已知干扰源或信号源的影响。
　　
由上图可见，ZigBee的误码率在信噪比为4dB的情况下可达10-9 ，要达到同样误码率，Wi-Fi要达 10dB，蓝牙高达16dB， ZIGBEE的抗干扰性能明显高于Wi-Fi和蓝牙技术。
5、应答重传和帧缓存：
ZigBee的MAC层和应用层(APS部分)具有自动请求重传ARQ和帧缓存功能。当传送数据帧给设备时，如果接收设备处于忙或者休眠状态而不能接收该帧，那么网络的主协调设备就暂时缓存该帧，直到接收端接收该帧。
虽然调制方式很简单，但ZigBee在2.4GHz ISM频段表现出了很好的抗干扰性能，非常适合于低功耗、低数据传输的应用场合。目前ZiBee产品在CE认证中主要采用的测试标准为EN300328、而在FCC中则主要采用Part 15C的测试。

三、网络技术篇
1、ZigBee是具有怎样的无线数据传输网络?
简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络，ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75米到几百米、几公里，并且支持无线扩展。
ZigBee 是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信CDMA网或GSM网，每一个ZigBee网络数传模块类似 移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信;每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立,每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个 ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
每个ZigBee网络节点(FFD和RFD)可以支持多达31个的传感器和受控设备，每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。

2、ZigBee所采用的自组织网是怎么回事?
举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。他们预先无法判断谁雨，而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

3、ZigBee技术为什么要使用自组织网来通信?
网状网通信实际上就是多通道通信，在实际工业现场，由于各种原因，往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通，就像城市的街道一样，可能因为车祸，道路维 修等，使得某条道路的交通出现暂时中断，此时由于我们有多个通道，车辆(相当于我们的控制数据)仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制 而言则非常重要。

4为什么自组织网要采用动态路由的方式?
所谓动态路由是指网络中数据传输 的路径并不是预先设定的，而是传输数据前，通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索，分析它们的位置关系以及远近，然后选择其中的一条路径进行数据传输。
在我们的网络管理软件中，路径的选择使用的是“梯度法”，即先选择路径最近的一条通道进行传输，如传不通，再使用另外一条稍远一点的通路进行传输，以此类推，直到数据送达目的地为止。
在实际工业现场，预先确定的传输路径随时都可能发生变化，或者因各种原因路径被中断了，或者过于繁忙不能进行及时传送。动态 路由结合网状网拓扑结构，就可以很好解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。