1简介ZigBee是一种短距离,低复杂度,低功耗,低数据速率,低成本的双向无线通信技术。
它主要适用于自动控制,感测,监视和远程控制,并且可以嵌入各种设备中。
它还支持地理定位功能。
IEEE802.15.4工作组定义了一种廉价的低速无线连接技术,其固定,便携式或移动设备的复杂性,成本和功耗极低。
当ZigBee联盟制定ZigBee标准时,它采用IEEE802.15.4作为其物理层和媒体访问层规范。
ZigBee联盟在此基础上制定了数据链路层(DLL),网络层(NWK)和应用程序编程接口(API)规范,并负责高级应用程序,测试和营销。
蓝牙也是一种短距离无线通信技术。
自蓝牙规范发布以来,它已在越来越多的领域中得到应用。
例如工业自动控制,家庭自动化,电信级音频传输,PDA,手机和PC外设等。
关于ZigBee与蓝牙的关系,ZigBee联盟认为ZigBee与蓝牙是互补的,而不是相互竞争。
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本文将围绕技术和市场分析两种短距离无线通信技术ZigBee和Bluetooth,并证明在某些应用中蓝牙将面临ZigBee技术的竞争。
最后,对ZigBee和蓝牙的应用和开发提出了建议。
2系统复杂度Z ZigBee的系统复杂度比蓝牙小得多。
这可以从他们的协议栈的参考模型中看出(图1)。
ZigBee协议栈很简单,相对容易实现,并且需要更少的系统资源。
据估计,运行ZigBee大约需要28Kb的系统资源。
蓝牙协议栈相对复杂,需要约250Kb的系统资源。
ZigBee定义了两种类型的设备:FFD(全功能设备)和RFD(精简功能设备)。
网络是主从结构。
一个网络具有一个网络协调器(Coordinator)和最多65535个从属设备。
网络协调员必须是FFD,负责管理和维护网络,包括路由,安全性以及节点连接和离开。
一个网络只需要一个网络协调器,其他终端设备可以是RFD或FFD。
RFD的价格比FFD便宜得多,并且仅占用约4Kb的系统资源,因此网络的总体成本相对较低。
从这个角度来看,ZigBee非常适用于具有大量终端设备的网络,例如传感器网络和楼宇自动化。
3安全性ZigBee使用分层安全性策略:无安全性,访问控制表,32位AES和128位AES。
如果在安全性要求较低的场景中使用该系统,则可以选择较低级别的安全性措施,以换取降低系统成本和功耗的功能;相反,在具有较高安全性要求的应用程序场景(例如军事)中,可以选择“较高安全性级别”。
这样,制造商可以综合考虑功耗,系统处理能力,成本和应用环境等因素,以采用适当的安全级别。
ZlgBee分别在MAC层和NWK层采用了安全策略。
一跳后数据到达目的地时,ZigBee仅使用MAC层提供的安全性机制。
在多跳的情况下,ZigBee必须依靠上层来确保安全性。
下面描述MAC层和NWK层的安全性。
MAC层安全套件(安全套件)基于以下三种操作模式:计数器(CTR,计数器)模式下的AES加密,密码块链接模式(CBC-MAC,CiPher块链接),CTR和CBC- MAC阶段结合了加密和完整性(OW执行CCM模式)。
MAC层的AES加密算法可以保护MAC命令,信标,信息帧和响应帧的机密性,完整性和真实性。
MAC帧的标头中有一位指示MAC帧是否已加密。
每个密钥仅与一个安全套件关联。
为了确保数据完整性,MAC层计算报头和有效载荷数据以获得长度为4、8或16个字节的消息完整性代码(MIC,消息完整性代码)。
同时,每个MAC帧头中也有一个帧号,以防止帧丢失和帧重发。
钥匙的建立,安全操作模式的选择以及加工过程的控制是更高税率的责任。