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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