無線網路的規格種類繁多

，像是最常見的Wi-Fi，則屬於高速的傳輸標準，以無線區域網路（WLAN）讓行動裝置無線化的連接
，得以實現。至於在智慧家庭、智慧建築、無線感測網路等領域，則大多不是采用Wi-Fi


，而是采用ZigBee的技術來做傳輸。ZigBee以短距離、低功耗

、低成本等特色，打入家庭控製與自動化市場
，亦獲得不少廠商的采用與導入。接著讓我們深入了解ZigBee的技術與應用……

實現物聯網應用 ZigBee應用廣泛

ZigBee是一種短距低功耗的無線通訊協定標準，最早係由美國Honeywell公司所提出，於1998年開始構思與發展
，推出一種能夠自我組網（Self Organization）的無線點對點（ad-hoc）網路標準，其所成立的ZigBee Alliance商業組織，於2001年向電機電子工程師學會（IEEE）提案納入IEEE 802.15.4標準規範之中
，並於2005年正式發布ZigBee 1.0（又稱ZigBee 2004）的工業規範，自此ZigBee漸漸成為各業界共通的低速短距無線通訊技術之一。

ZigBee發展到1.2版，將應用標準向外擴及，延伸到家庭娛樂與控製、無線感測網路（WSN）、工業控製
、嵌入式感測、醫療數據搜集、煙幕與擅闖警示，與建築自動化等領域
，並有各式各樣的應用層標準（Profile Class），當物聯網（IoT）時代來臨，ZigBee聯盟推出2.0版，主打智慧能源規範。

更將於2015年正式推出3.0版，將過去各裝置的不同ZigBee標準統一，讓應用之間具備高度互通性、傳輸安全，同時維持其低功耗的優勢
，為物聯網提供最到位的產業標準。
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ZigBee技術簡述 低耗短距低成本、有多種網路拓樸

ZigBee基於WPAN（Wireless Personal Area Network；無線個人區域網路）的應用，其底層采用IEEE 802.15.4標準規範的媒體存取控製層（Media Access Control Layer；MAC）與實體層（Physical Layer；PHY）。

主要特色有短距離（50公尺內）、低速率（250Kbps）
、低耗電、低成本
、低複雜度、安裝快速、可靠、安全，可支援大量網路節點（高達65，000個），以及支援多種網路拓撲（如Star星狀、Cluster Tree 簇樹狀
、Mesh網狀）。

由於ZigBee的網路拓樸跟網際網路那樣，具有多種傳輸途徑，每個ZigBee節點本身可以擷取資料，或傳遞來自其他節點的資料。

因此當一個ZigBee網路節點被移除或是斷訊
，其周遭的ZigBee裝置能夠透過ZigZag（蜿蜒曲折）的傳輸方式、如同大黃蜂那樣的連接到其目的地（Zigzag like a Bee）
，這也就是ZigBee的名稱由來。更是被業界視為智慧建築（Smart Building）、物聯網（IoT）最廣泛的協定之一。

當今的家電控製、物件辨識
、醫療照護、建築自動化、WSN等IoT應用，很多都不需要用到高耗電的Wi-Fi傳輸協定，而藍牙的成本又較高，因此業界大都選擇低耗電、使用一個鈕扣電池即可運作長達1年的ZigBee無線通訊標準，來建構該領域專屬的WPAN網路。ZigBee的節點角色，可分為FFD（Full Function Device；全功能裝置）與RFD（Reduced Function Device；縮減功能裝置）兩種。

FFD可在星狀或網狀的網路拓樸中

，與任何一個節點溝通，可擔任整個ZigBee網路的控製中心（即Coordinator），或者負責擔任延展整個網路的中繼路由器（即Router）
，因此必須擁有IEEE 802.15.4 MAC層的全部功能。至於RFD則是屬於整個ZigBee網路中的末端裝置（即End Device），隻能點對點溝通
，其可省略IEEE 802.15.4 的MAC層功能，因此耗費的記憶體與電源更小。

ZigBee使用的頻段有3個：ISM的2.4GHz（全世界共通頻段標準
，資料傳輸率250Kbps
，16組頻道）、915MHz頻段（歐洲采用
，資料傳輸率20Kbps，1組頻道）
、868MHz頻段（美國采用，資料傳輸率40Kbps
，10組頻道）。雖然不同頻段有不同的傳輸速率和距離
，尤其後兩者都是Sub-GHz（低於1GHz）的頻寬，但藉由提升ZigBee的射頻功率，還是能將傳輸速率提高。

以ISM的2.4GHz頻段來說，被切割成16 個頻道，其采用DSSP（Direct Sequence Spread Spectrum；直接序列展頻）的展頻方式，將要發送的基頻（Base Band）訊號，轉換成低能量、高頻寬的展頻訊號（Spreading Signal）之後
，再傳送出去

，因此可以提高抗環境幹擾的能力。

ZigBee的各種通訊協定與應用標準

ZigBee在2005年公布的1.0版（ZigBee 2004），主要製定了其Network、MAC、PHY等Layer標準
，到2007年發布的1.1版（ZigBee 2006）做了一些修正
，到了2008年發布的1.2版（ZigBee 2007），則加入了ZigBee PRO與RF4CE （Radio Frequency for Consumer Electronics）這兩個應用協定層（Profile Class）。

ZigBee PRO主要涵蓋了各式家用或商用領域的協定，包括ZBA（建築自動化）、HC（醫療照護）、HA（家庭自動化）、RS（零售服務）、TS（電信服務），以及 SEP（Smart Energy 1.x Protocol，SEP 1.x，智慧能源管理協定1.x）；而ZigBee RF4CE則是針對消費性應用，包括ZRC（ZigBee Remote Control
，遙控）、ZID（ZigBee Input Device，輸入裝置）。

而ZigBee IP則涵蓋Smart Energy Protocol（SEP）2.0的智慧能源管理之設計規範
，亦可稱之為ZigBee 2.0規範

，該規範定義了智能電網（Smart Grid）應用中的各種節能規範，也包括了LL（Light Link）的智慧照明規範，讓產業遵循該規範來設計出最符合能源效益的產品。

ZigBee規格再進化 更貼近物聯網需求

有鑒於ZigBee 2.0與先前版本在各種領域，必須使用該專屬的應用協定，造成其跨領域應用的共通性受阻，加上廠商在推廣使用ZigBee技術的產品，大多會將ZigBee這個名詞淡化（例如XBee模組），使得推廣了10年的ZigBee標準，似乎不若藍牙
、Wi-Fi那樣的聲名大噪。

此外，其他物聯網標準聯盟的興起
，如Qualcomm（高通）主導的AllSeen Alliance與Intel（英特爾）主導的Open Interconnect Consortium（OIC）聯盟，再加上Zensys領軍之Z-Wave聯盟的進逼

，都讓ZigBee聯盟備感壓力…

因此ZigBee聯盟正加緊製訂全新的ZigBee 3.0標(biao)準(zhun)，目(mu)的(de)是(shi)要(yao)將(jiang)上(shang)述(shu)的(de)各(ge)種(zhong)應(ying)用(yong)標(biao)準(zhun)，變(bian)成(cheng)能(neng)夠(gou)互(hu)通(tong)，不(bu)需(xu)要(yao)因(yin)為(wei)不(bu)同(tong)的(de)場(chang)域(yu)應(ying)用(yong)，就(jiu)必(bi)須(xu)運(yun)用(yong)不(bu)同(tong)版(ban)本(ben)的(de)標(biao)準(zhun)，使(shi)用(yong)統(tong)一(yi)標(biao)準(zhun)

，便(bian)可(ke)讓(rang)智(zhi)慧(hui)連(lian)結(jie)一(yi)次(ci)到(dao)位(wei)。ZigBee的目標也更明確
，簡化成四大領域：Smart Homes（智慧家庭）、Connected Lighting（互連照明）

、Utility Industry（公共建設）
、Retail Services（零售服務）。

ZigBee 3.0定義了超過130個設備和最廣泛的設備類型，包括家庭自動化、照明
、能源管理
、智慧家電
、安全、感測器和醫療保健監控產品。將專業人士的應用等級推向消費者使用等級
，達到輕易透過DIY來安裝
；而ZigBee 3.0規格可以向下相容，支援ZigBee PRO所定義的種類、指令、功能，讓所有ZigBee裝置都能互通。

由於有先前ZigBee 2.0在業界的基礎，因此ZigBee 3.0的出現，可看出ZigBee聯盟成員亟欲力捧該標準

，成為物聯網產業標準的決心。ZigBee 3.0將於2015年CES展首度展示，其標準也將於2015年第4季正式公布。

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