贾朋飞
河南省纳禾自动化系统有限公司 河南郑州 451162
摘要:RFID是物联网的重要构件之一，是物联网的基础技术。RFID在物联网信息采集中担当重任，ZigBee和无线传感网技术也越来越成熟，使得其在物联网中应用也有重要作用，将RFID技术与传感器技术融合，构建更广义的物联网，具有重要意义。
关键词:ZigBee;RFID;物联网;传感网
1物联网概述
1.1物联网物联网的概念
最初来源于美国麻省理工学院(MIT)1999年建立的自动识别中心Auto-IDLabs)。“物联网”，指的是将各种信息传感设备，如射频识别装置、全球定位系统、激光扫描器等种种与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，其目的，是让所有的物品都与网络连接在一起，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。物联网就是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。
1.2物联网的研究背景
目前，物联网的研究和开发还处于初级阶段，国内外物联网的定位和特征还没有形成统一，物联网的系统模型和结构没有的统一的标准。现在对物联网的一些技术研究还处于试探阶段。现阶段主要是研究通过传感网网络并利用标签感知物体的信息。电子标签方面，如今业界都倾向RFID技术，主要由于RFID具有远距离非接触读写、多标签读写、数据可更新、穿透性及适应环境能力强等许多优势。在无线传感网中，传感器也有着可以感知物质世界信号的功能，为网络系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。但由于目前无线传感组网并形成万物的信息交互还存在很多技术难点而且现在的传感器价格相对较高，所以目前还处于研究阶段。但是无线传感器网络的另一个热门技术ZigBee是一种低数据速率、短距离的无线技术，其出发点就是发展一种拓展性强，易布建的低成本无线网络，强调低功耗和感应等特点。结合RFID和ZigBee技术的优缺点，如果能将二者结合，建立一种基于ZigBee无线网络和RFID感知信息的物联网将会有深远的意义。
2Zigbee技术概述
ZigBee是一种低速率、低功耗的无线通讯协议，其特点使它能在智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等领域有所作为。而物联网更是在这个方面大有发展潜力。所以ZigBee在物联网中将一展拳脚。目前虽然仍处于起步阶段，但其巨大的应用前景还是引起了工业界和学术界的极大关注。1ZigBee技术简介ZigBee是基于IEEE802.11.4协议的一簇扩展集。它主要针对低传输速率、低功耗方向的射频应用，例如：无线开关控制照明、室内环境的距离测量以及小范围应用的消费电子产品等等。ZigBee是一个低成本、低功耗的无线网络标准。首先，它的低成本使之能广泛适用于无线监控方向的应用；其次，低功耗使之能有更长的工作周期；最后，它所支持的无线网状网络使之能有更强的可靠性和更广的覆盖范围。
ZigBee协议的物理层和MAC层直接采用的是IEEE802.11.4的标准。IEEE802.11.4的物理层（PHY）采用直接序列展频（DSSS，DirectSequenceSpreadSpectrum）技术，以化整为零方式，将一个讯号分为多个讯号，再经由编码方式传送讯号避免干扰。在媒体存取控制（MAC）层方面，主要是沿用IEEE802.11系列标准的CSMA/CA方式，以提高系统兼容性，所谓的CSMA/CA是在传输之前，会先检查信道是否有数据传输，若信道无数据传输，则开始进行数据传输动作，若有产生碰撞，则稍后重新再传。ZigBee的高层协议则由ZigBee联盟所主导的，定义了网络层（NetworkLayer）、安全层（SecurityLayer）、应用层（ApplicationLayer）、以及各种应用产品的资料（Profile）。ZigBee联盟成立于2002年8月，由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。
3Zigbee技术在物联网领域中的典型应用
相对于更为传统的射频识别技术而言，Zigbee技术具有很多传统射频技术无法比拟的优势。撇去较为常规的低成本不谈，首先应当注意其低功耗特征，通常而言，Zigbee设备能够依靠两节5号电池维持一年内左右，相比之下蓝牙以及其他短距离数据传输技术就出现了较为明显的局限性。其次Zigbee技术的传输时延短，激活工作状态大约需要15ms，而接入网络则需要大约30ms，这不仅仅意味着节能，更重要的是能够在更短的时间内传输更多的数据信息。其次，大容量也是不能忽视的一个方面，随着科技的发展，人们对信息数量的获取也开始呈现出激增的趋势，因此能够携带更多信息的Zigbee技术也呈现出相应的活力。最后，Zigbee技术提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制列表、防止非法获取数据以及采用高级加密标准的对称密码，以灵活确定其安全属性。Zigbee技术的这些特征，能够在物联网应用环境中起到强大的支持作用。物联网最大的意义在于对行驶中的车辆和其他运动中物体的状态进行了解和控制，而处于运动中的物体，在进行无线数据传输的过程中，其停留在RFID阅读器阅读范围内的时间就相对较短，而在信息化发达的今天，却面临着越来越多需要传输的数据。有鉴于此，对于电子标签阅读的速度就成了物联网环境中关心的首要问题，而Zigbee技术的传输速度正是物联网所需要的。此外，Zigbee技术的安全机制对于数据的非法盗用问题也有着一定的抵制作用。就目前而言，ZigBee技术还处于不断的完善过程中，并且必将以其快速的数据传输服务在物联网技术簇中占据一席之地。
4结语
ZigBee以其低功耗、高可靠等优点在短距离无线传输技术中占有一席之地，而物联网在互联网日渐普及的今天，也离我们越来越近。ZigBee与物联网的融合的时机和商机也日渐成熟，通过ZigBee可以使各个覆盖区域中的物体节点有机的结合起来，充分发挥物联网的作用，让生活更舒适、工作更轻松。本文中举得智能停车管理系统就是例证。虽然如今不够成熟，但可见的将来ZigBee在物联网中的作用将越来越大。
参考文献：
［１］单承赣，单玉峰，等．射频识别（ＲＦＩＤ）原理与应用［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００８．
［２］高守玮，吴灿阳，等．ＺｉｇＢｅｅ技术实践教程［Ｍ］．北京航空航天大学出版社，２００９．
［３］夏益民，梅顺良，江亿．基于ＺｉｇＢｅｅ的无线传感器网络［Ｊ］．微计算机信息，２００７，２３（４）