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短距離無線資料通信展示 ZigBee 無線網路

短距離無線資料通信展示 ZigBee 無線網路. 什麼是 ZigBee. ZigBee 是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網路技術，主要用於近距離無線連接。 它有自己的無線電標準，在數千個微小的感測器之間相互協調實現通信。這些感測器只需要很低的功耗，以接力的模式透過無線電波將資料從一個感測器傳到另一個感測器，因此它們的通信效率非常高。 ZigBee 的基礎是 IEEE802.15.4 ，這是 IEEE 無線個人區域網工作組的一項標準，被稱作 IEEE802.15.4(ZigBee) 技術標準。

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短距離無線資料通信展示 ZigBee 無線網路

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Presentation Transcript

  1. 短距離無線資料通信展示ZigBee無線網路

  2. 什麼是ZigBee ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網路技術，主要用於近距離無線連接。 它有自己的無線電標準，在數千個微小的感測器之間相互協調實現通信。這些感測器只需要很低的功耗，以接力的模式透過無線電波將資料從一個感測器傳到另一個感測器，因此它們的通信效率非常高。 ZigBee的基礎是IEEE802.15.4，這是IEEE無線個人區域網工作組的一項標準，被稱作IEEE802.15.4(ZigBee)技術標準。 ZigBee不僅只是802.15.4的名字。IEEE僅處理低階MAC層和實體層協定，因此ZigBee聯盟對其網路層協定和API進行了標準化。 ZigBee聯盟還開發了安全層。

  3. ZigBee網路體系架構

  4. 802.15.4和ZigBee

  5. ISM • 頻譜是我們區別各種電波的一個重要依據，無線通訊的頻譜在RF(Radio Frequency)這一段包括了我們常見的調頻收音機，各種手機，無線電話，無線衛星電視等等，由於從幾十兆到幾千兆的頻譜上，集中了各種不同的無線應用，而且這些無線電傳播都使用同一個通訊媒介──空氣，所以為了保證各種無線通訊之間不相互干擾，就需要對無線頻道的使用進行必要的管理。 • 各國的無線管理部門也規定了某些頻段不需許可就可以使用，以滿足不同的需要。這些頻段通常包括ISM (Industrial、Scientific and Medical工業、醫療、科學) 頻段。 • 各國的無線電管理不盡相同。在美國，FCC管理無線電頻譜的分發。可用的免許可證的頻段包括︰27MHz、260MHz至470MHz、902MHz至928MHz和最常用的2.4GHz頻段。其中260MHz至470MHz頻段對資料傳送的類型有所限制，而其它頻段則沒有這樣的限制。ISM頻道在歐洲所分發到的頻率為433MHz、868 MHz和2.4GHZ。

  6. ZigBee/802.15.4的PHY(實體)層 • ZigBee工作頻率有868/915MHz以及/2.4GHz • 工作頻率範圍︰868~868.6(20kbps)、902~928(40kbps)、2405~2480(250kbps) • IEEE 802.15.4規定了27個(0-26)實體通道，分別分佈在三個工作頻段。

  7. ZigBee節點類型 • 節點類型 • ZigBee 協調者(ZC) • 每各ZigBee網路必須有一個. • 初始化網路訊息. • ZigBee 路由器(ZR) • 路由訊息 • ZigBee 終端節點 (ZED) • 沒有路由功能 • 低價格

  8. ZigBee網路拓撲 Mesh Star ZigBee Coordinator ZigBee Router Cluster Tree ZigBee End Device

  9. ZigBee會員

  10. 2006 ZigBee會員成長 • 亞洲60 北美 86 歐洲58 總共204

  11. ZigBee聯盟快速增長 • ZigBee聯盟成長 • 200 會員在2006，35 個會員在 2002 (5倍成長） • 包括世界主要晶片公司軟體開發產品生產，服務，電訊企業； • 技術規格 • ZigBee 聯盟完成了-ZigBee 2006 • 技術規範有超過38,000次下載 • 有超過 30 個相容平台 • 很多已經經過認證

  12. 短距離無線通信主要應用方向 • 數位家庭； • 汽車工業、消費電子； • 無線感測網路； • 倉庫和物流管理系統； • 醫院監護，安全管理； • 高速公路管理收費，泊車管理； • 無線工業控制…

  13. 短距離無線通信主要應用

  14. ZigBee技術廣泛應用於我們生活 BUILDING AUTOMATION CONSUMER ELECTRONICS PERSONAL HEALTH CARE PC & PERIPHERALS TELECOM SERVICES INDUSTRIAL CONTROL HOME CONTROL 最新應用︰將ZigBee系統級晶片集成到手機中，實現100m內無線數位家庭等應用。

  15. ZigBee公共應用模式 • 家庭自動化 [HA] • Light switches燈開關 • Thermostats 溫度計 • 窗簾控制 • Heating unit加熱單元 • etc. • 工業工廠監控 • Temperature溫度 • Pressure sensors壓力 • Infrared紅外線 • etc.

  16. ZigBee應用---動物監控RFID

  17. 商業燈光控制 • 無線照明控制 • Wireless lighting control • 智慧燈光 • 燈開關和感測器可在任何地方 • 方便設計 • 節約能源

  18. ZigBee房間能源管理 • 旅館能源管理 旅館集中管理確認空閒附件不會消耗能量 各種設備容易控制 電池操作各種感測器 房間特別設定在入住房間的時候

  19. ZigBee高級讀錶平台 • 高級讀錶平台 • 替代現有的抄錶平台 • 能夠和ZigBee其他應用設備組成網路，包括房間控制，安全，燈，白色家電 • ZigBee標準能夠實現通訊在不同類型的錶型和不同製造商

  20. Confirmation for buying “Il fuggiasco”. Push Ok. TIM 使用範例一－DTT Pay-TV 財務帳單管理 • 1 DB 步驟3：傳送 SMS 提供手機傳輸到付款中心 SIM Card ZigBee Node 步驟4：付費電視解碼信號 加密信號 DTT with ZigBee node (Digital Terrestrial Television) 步驟2：數據交換使用ZIGBEE 第一步驟1： 選擇電影

  21. Do you confirm the purchase of “La fabbrica di cioccolato”? 使用範例二－電影院 步驟 1: 現場 ZigBee 節點 步驟3： 使用 SIM工具加值 • 2 DB GPRS/UMTS 電影院 步驟2： 在任何時間使用 Z-SIM is卡買票 加密 SMS 步驟4： 現場列印電影票

  22. Service Center Distribution Network Z-SIM解決方案 Z-SIM 解決方案 Home Automation&Control 家庭自動控制 • 41 ZigBee Smart Home 手機 M－支付平台 m－付款(飯店，百貨公司) m－票據 (電影，火車，公共汽車) 數位城市 門禁控制 泊車系統 交通訊息 環境監控 定位

  23. ZigBee加值服務 娛　樂 安　全 監　控 家　電

  24. ZigBee優點 • Standards based(標準) • Can be used globally(全球使用) • Reliable and self healing(可靠和自組織網路) • Supports large number of nodes(支援大量節點) • Easy to deploy(容易開發) • Very long battery life(電池壽命長) • Secure(安全)

  25. ZigBee高可靠性 • 網狀網路協定提供多路徑 • 自動重發和自動應答 • 上層節點保持睡眠節點訊息 • 高抗干擾 • 頻道跳頻 • 支援頻率自動轉移 • 彈性模式

  26. 高安全性 • 高可靠加密模式： AES 128-bit 加密 信任中心的概念 授權和加密

  27. ZigBee開發的選擇 • 選擇8051微處理器為ZigBee的核心MCU 。 • 8051微處理器誕生30多年，目前在國內已普及到大學技職專校都有廣泛的課程，坊間也有各種參考書，到處都有。開發軟體Keil、IAR，早已被大家熟悉，用起來最順手。 • 1)無需重新學習微處理器架構原理，無需重新熟悉編譯/除錯工具； • 2)對晶片系統的I/O、 定時器、A/D、 PWM、 看門狗等等，也無需重新學習； • 3)如果你沒有單晶片的基礎，學起來也非常容易，也容易找到相關資料。

  28. 選擇CC2430 • CC2430/CC2431無線單晶片是目前世界上僅有的有128Kflash的8051核心的ZigBee無線單晶片； • 選擇最新的CC2430，如果需要高精度無線定位的話，可以容易的擴展到CC2431； • 有幾家公司也號稱推出了8051核心的ZigBee無線單晶片，但他們的“單晶片”只有ROM(唯讀記憶體)，沒有存放程式的快閃記憶體，必須要外加一個小的快閃記憶體，你的全部程式必須儲存在外部的快閃記憶體中。如果你使用這樣的無線單晶片，最大的問題是不能對你自己開發的程式加密，任何人可以從外部快閃記憶體輕易中獲得你辛辛苦苦開發的程式! • 使用CC2430/CC2431就不會有這樣的問題發生。

  29. 編譯，除錯，模擬採用 IAR 7.20 以上C51開發環境。 該軟體開發工具非常類似KELL的開發平台，如果你熟悉KELL的C51開發平台，你應該非常容易去使用和非常喜歡這個功能強大的類似的IDE/DEBUG平台。 熟悉、順手、入門快

  30. 從軟體截圖我們可以看到協定層，具有ZigBee協定層的全部C51原始程式從軟體截圖我們可以看到協定層，具有ZigBee協定層的全部C51原始程式 包括︰NWK.C 網路層原始程式，定義檔NWK.H，網路芳鄰程式等C51原始程式 也包括802.15.4 MAC層的全部C51原始程式 ZigBee協定層

  31. 如何才能學好這門課程 • 學習這門課程的主要基礎是什麼? 8051單晶片和C51語言 • 對這門課程，如何才能學得會，記得牢? 　只有透過動手實踐，上機實作和除錯這條路 • 學習這門課程，還有哪些好方法? 　將學習到的東西，和自己新的創意相結 合，勇於創新。

  32. 僑高無線ZigBee開發平台

  33. ～　諮　詢　～

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