低功耗射頻技術的發展

低功耗的射頻技術正在飛奔著進入人們的生活。像我們乘坐公交時使用的公交卡，方便大家隨時隨地上網的無線路由器，以及大紅大紫的任天堂Wii游戲機的無線手柄，這些工具/產品背后無不有低功耗無線射頻技術的身影。這還只是我們所能看到的部分，在物流、工業、建筑、醫療、軍事等領域，低功耗射頻技術也在扮演著越來越重要的角色。

低功耗射頻技術雖然傳輸距離不長，數據傳輸率也不大，但它能使無線設備小巧靈活，在很多場合充分發揮作用。

ZigBee的興起
提起低功耗射頻技術，最知名的就是藍牙（Bluetooth）和ZigBee技術。其中，藍牙技術推廣較早，已經有了相當廣泛的應用基礎，很多消費電子設備上都有藍牙收發裝置。ZigBee技術則興起得較晚，但是發展速度很快，大有趕超藍牙之勢。特別是家電和工業自動化領域，ZigBee的應用正有聲有色地展開。

這里，先簡單介紹一下ZigBee技術。ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據傳輸速率、低成本的雙向無線通信技術，主要通信協議由ZigBee聯盟制定，其底層是采用IEEE 802.15.4標準規范的媒體存取層與實體層。總結起來，ZigBee技術有下面幾個優點：

1 低功耗：ZigBee的傳輸速率較低，傳輸數據量很小，因此信號的收發時間很短。在待機模式下，ZigBee節點會進入休眠模式。這一切使得Zigee設備非常節電，使用普通5號堿性電池對的ZigBee節點可工作達6個月到2年左右。

2 數據傳輸可靠性強：ZigBee的MAC層采用talk-when-ready的碰撞避免機制。

3 網絡容量大：一個ZigBee的網絡最多可配置255個ZigBee網路節點，包括一個主控（Master）設備和其他從屬（Slave）設備。若是通過網絡協調器（Network Coordinator），整個網絡最多可以支持超過64000個的ZigBee網路節點，再加上各Network Coordinator可互相連接，整個ZigBee網絡節點的數目將十分可觀。

4 高安全性：ZigBee 提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數據，以及采用高級加密標準(AES 128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。

5 短時延：ZigBee節電從睡眠轉入工作狀態只需15ms，節點連接進入網絡只需30ms。

6 低成本：通信協議的簡化，降低了對設備的要求。

說到ZigBee，就不得不提到ZigBee RF4CE（Radio Frequency for Consumer Electronics)標準。這是一個由眾多家電巨頭和半導體器件供應商結成的聯盟所制定的標準。它的起因是因為影音家電設備的智能化、網絡化和顯示設備的大型化趨勢越來越明顯，以前占據家電遙控器主導地位的紅外傳輸技術已經跟不上時代的步伐，其接收角度狹小，無法雙向傳輸信息的缺點愈加明顯。為此，必須有新的無線技術取而代之。事實上，很多廠商都在開發相應的替代無線技術，但因為缺乏統一的技術標準，使得局面極為混亂。為了扭轉這些不利的狀況，全球家電業巨頭松下、索尼、三星、飛利浦等決定攜手推動射頻遙控器軟件協議標準化，并決定以IEEE 802.15.4作為射頻遙控器所采用的無線電平臺。隨后，德州儀器、飛思卡爾、Ember等芯片供應商也加入，RF4CE產業聯盟亦宣告成立。在今年4月，第一批ZigBee RF4CE參考平臺正式通過了驗證。這也就意味著，ZigBee進入家電遙控器市場的時間很快就要到來了。

另外，近年來發展很快的無線傳感器網絡也在大量使用ZigBee技術。這也為ZigBee的發展提供了另一個空間。

半導體器件商的高集成度解決方案
RF4CE產業聯盟中的半導體廠商代表，如德州儀器、飛思卡爾等，都在不斷推出自己的ZigBee產品，以期能迅速占領市場。

飛思卡爾公司在今年年初推出了其第二代芯片組MC1321x系列，其在第一代的基礎上集成發射/接收開關，減少了所需的外部組件數量。

而德州儀器公司也在近日推出了自己的新產品——CC2530。該產品不僅支持IEEE 802.15.4標準，而且還支持包括ZigBee PRO網絡、ZigBee RF4CE遠程控制、智能能源、家庭與樓宇自動化、環境監控以及無線醫療等在內的一系列豐富應用。與同類解決方案不同，CC2530可提供達高達256K的閃存。其輸出功率，也從前代產品CC2480的94dB增加到現在的101dB。同時，該產品支持49dB的相鄰通道抑制，這也是業界里一個非常高的指標。CC2530的Flash存儲器可以支持多種應用，其集成了高級RF收發器、業界標準增強型8051 MCU、系統內可編程閃存、8KB RAM，可減少多種外圍元件（DMA、GPIO、USART、ADC以及定時器）。對于ZigBee器件來說，開發工具也非常重要。CC2530也有多種開發套件，包括了基礎開發套件 (CC2530DK)、ZigBee開發套件(CC2530ZDK)以及ZigBee RF4CE 開發套件 (RemoTI-CC2530DK)。同時，還有免費的協議軟件棧，包括適用于符合ZigBee標準應用的Z-Stack軟件(ZigBee PRO)，適用于ZigBee RF4CE遙控應用的Remo TI網絡協議以及適用于專用網絡應用的SimpliciTI網絡協議。

需要解釋一下Remo TI協議，這是面向ZigBee RF4CE規范的同時包含軟件與硬件的完整網絡協議，包含了CC2530 IEEE/802.15.4片上系統與軟件協議棧。

未來
根據市場調研機構ABI Reserch的報告，ZigBee市場的年均復合增長率為63%，而到2012年ZigBee市場份額將達3.5億元。但是，也存在一些不利因素，使用標準ZigBee協議的產品少，潛在市場眾多，但方向難以明確。不過，隨著ZigBee RF4CE協議的逐漸推廣，情況漸漸明朗起來。家電市場有望成為ZigBee突破的第一站，并成為一個巨大的市場。而隨著ZigBee的崛起，低功耗射頻技術也會迎來一個高速發展的時期。