zigbee网络层
ZigBee协议
ZigBee协议协议名称：ZigBee协议一、引言ZigBee协议是一种低功耗、低速率、近距离无线通信协议，主要用于物联网设备之间的通信。
本协议旨在定义物联网设备之间的通信规范，以促进设备之间的互联互通，提高物联网系统的可靠性和效率。
二、术语和定义在本协议中，以下术语和定义适用：1. ZigBee设备：指采用ZigBee协议的物联网设备。
2. ZigBee协调器：指在ZigBee网络中具有协调和管理功能的设备。
3. ZigBee终端设备：指在ZigBee网络中具有执行特定功能的设备。
4. ZigBee路由器：指在ZigBee网络中具有路由功能的设备。
5. ZigBee网络：指由ZigBee设备组成的网络。
三、协议规范1. ZigBee网络拓扑结构ZigBee网络采用星型拓扑结构，其中一个ZigBee协调器作为网络的中心，控制和管理其他ZigBee终端设备和路由器。
ZigBee终端设备通过路由器与协调器进行通信。
2. ZigBee网络通信2.1 ZigBee设备的加入新的ZigBee设备可以通过加入过程加入到现有的ZigBee网络中。
加入过程包括设备的发现、认证和关联等步骤，以确保设备的合法性和网络的安全性。
2.2 ZigBee网络层次结构ZigBee网络分为三个层次：应用层、网络层和物理层。
应用层负责设备之间的数据交换和协调；网络层负责路由选择和数据转发；物理层负责无线信号的传输和接收。
2.3 ZigBee网络通信协议ZigBee网络通信协议采用基于IEEE 802.15.4标准的MAC层和PHY层协议。
MAC层协议定义了设备之间的数据传输规则和网络管理机制，PHY层协议定义了无线信号的调制解调和传输方式。
3. ZigBee设备功能规范3.1 ZigBee协调器功能规范ZigBee协调器具有以下功能：- 网络管理：负责管理ZigBee网络的拓扑结构、路由选择和设备加入过程。
- 数据协调：负责协调设备之间的数据交换和通信。
zigbee 协议栈
zigbee 协议栈Zigbee 协议栈。
Zigbee 是一种无线通信协议，它被设计用于低数据速率、低功耗的应用场景，如智能家居、工业自动化、传感器网络等。
Zigbee 协议栈是指在 Zigbee 网络中的协议层，它定义了 Zigbee 网络中各个节点之间的通信规则和协议。
Zigbee 协议栈主要包括物理层、MAC 层、网络层和应用层。
物理层定义了无线通信的调制解调方式、频率和功率控制等；MAC 层负责数据的传输和接收，以及网络中节点的管理；网络层则负责路由和数据包转发；应用层则定义了具体的应用协议和数据格式。
在 Zigbee 协议栈中，物理层使用了 IEEE 802.15.4 标准，它定义了无线通信的物理层和 MAC 层规范，包括频率、调制方式、数据帧格式等。
MAC 层定义了数据的传输方式，包括信道访问方式、数据帧格式、数据重传机制等。
网络层则定义了路由协议和数据包转发规则，以实现多跳网络的数据传输。
应用层则定义了具体的应用协议，如 Zigbee Home Automation（ZHA）、Zigbee Light Link（ZLL）等。
Zigbee 协议栈的设计遵循了低功耗、低成本、可靠性和安全性的原则。
它采用了分层的设计，使得各个层之间的功能清晰明了，易于实现和维护。
同时，Zigbee 协议栈还支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和混合型网络，以满足不同应用场景的需求。
在实际的应用中，开发人员可以使用 Zigbee 协议栈来快速构建 Zigbee 网络应用。
通过使用 Zigbee 协议栈，开发人员可以方便地实现节点之间的数据通信、网络管理和安全保护，从而加速产品的开发周期和降低开发成本。
总的来说，Zigbee 协议栈是 Zigbee 网络中的核心部分，它定义了 Zigbee 网络中节点之间的通信规则和协议。
通过使用 Zigbee 协议栈，开发人员可以快速构建低功耗、低成本、可靠性和安全性的Zigbee 网络应用，满足不同应用场景的需求。
zigbee的工作原理
zigbee的工作原理Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信技术，主要用于物联网设备之间的通信。
它基于IEEE 802.15.4标准，并在其基础上添加了网络层和应用层协议。
Zigbee网络由一个协调器（Coordinator）和多个设备（Device）组成，协调器负责网络的管理和控制。
Zigbee的通信距离一般在几十米到几百米之间，传输速率较低，可达到250kbps。
它采用的是低功耗的射频技术，以确保设备的电池寿命较长。
此外，Zigbee使用的是mesh网状网络拓扑，设备之间可以通过多跳传输进行通信，提高了网络的覆盖范围和稳定性。
Zigbee的工作原理如下：1.设备加入网络：当设备加入Zigbee网络时，它会发送一个加入请求，协调器验证设备的身份后，将其分配给合适的网络节点。
设备可以是有源设备（Powered Device，PD）或无源设备（End Device，ED）。
有源设备可以直接与协调器通信，而无源设备需要通过其他设备进行中继。
2.建立网络拓扑：Zigbee网络采用mesh网状拓扑结构，其中每个设备都可以是路由器（Router），即可以进行中继的节点，或终端设备（End Device），即不能进行中继的节点。
设备之间可以通过多跳传输进行通信，数据可以沿着多个路径传递，提高了网络的可靠性和覆盖范围。
3.网络管理与路由选择：协调器负责网络的管理和控制，它会维护网络拓扑结构，并执行路由选择算法。
路由选择算法决定了数据传输的最佳路径，通过选择具有最佳信号强度和跳数的路由器进行数据传输，保证了数据的快速传递和可靠性。
4.数据传输和通信：设备之间可以通过两种方式进行通信，即直接通信和间接通信。
直接通信是指设备直接发送数据给目标设备，而间接通信是指设备通过中继节点进行数据传输。
设备可以根据需求选择合适的通信方式，以达到最佳的传输效果。
总的来说，Zigbee通过建立mesh网状网络拓扑，利用低功耗的射频技术实现设备之间的无线通信。
zigbee 协议栈
zigbee 协议栈Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议，它是一种低功耗、短距离的无线网络协议，可以用于物联网中各种设备的通信。
Zigbee协议栈是指一套软件的层次结构，用于实现Zigbee协议的功能和特性。
Zigbee协议栈由四个层次组成：应用层，网络层，MAC层和物理层。
应用层是Zigbee协议栈的最高层，它提供了应用程序与其他网络层之间的接口。
应用层负责处理数据的收发，以及定义数据的格式和协议。
应用层也负责处理设备与设备之间的通信，例如传感器与控制器之间的通信。
网络层是Zigbee协议栈的中间层，它负责网络的发现和路由选择。
网络层的主要功能是将数据传输到目标设备，以及维护网络拓扑结构。
网络层使用一种叫做AODV（Ad-hoc On-Demand Distance Vector）的路由选择算法来决定数据的传输路径。
MAC层是Zigbee协议栈的第二层，它负责实现对数据的传输和控制。
MAC层的主要功能包括数据的处理、帧的编码和解码、对信道的管理等。
MAC层使用CSMA-CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）协议来控制数据的传输，并通过BEACON帧来管理设备之间的通信。
物理层是Zigbee协议栈的最底层，它负责将数据从电子信号转换为无线信号，并传输到接收设备。
物理层的主要功能包括信号的调制和解调、信道编码和解码、信号的传输和接收等。
Zigbee协议栈还支持一种叫做ZDO（Zigbee Device Object）的设备对象。
ZDO是一个与设备相关的软件模块，提供了设备的管理和控制功能。
ZDO负责设备的发现、加入网络、离开网络、重置等操作，并通过指定的应用程序接口来与设备进行通信。
总的来说，Zigbee协议栈是一个非常复杂的系统，包含了多个层次和各种功能。
它通过不同的层次和模块来实现Zigbee协议的各种特性和功能，从而使得物联网设备之间可以方便地进行通信和控制。
ZigBee网络层
在 ZigBee网络层中，采用的是分布式地址分配机 制。即每个父设备(只能是ZC 或ZR)拥有一个有限 的网络地址段，并可以从这些地址段中选择一些地 址分配给其子设备。
网络的最大深度（nwkMaxDepth）Lm、每个父设 备能最多连接子设备的数目（nwkMaxChildren） Cm、每个路由器能最多连接子路由器的数目 （nwkMaxRouters）Rm。
只有协调器节点和路由器节点才允许其他设备加入网络而在子设备加入网络过程中潜在父设备必须处于允许加入网络的过程中
ZigBee技术概述 ZigBee网络层分析 ZigBee网络层设计的实现
2
ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低 功耗、低数据速率(小于250kbit／s)、低成本、 工作2．4GHz和868／928MHz的无线网络技术。
12
ZigBee 网络层路由功能主要包括记录最佳有效路由、 维护路由表、为上层初始化路由选择以及 路由修复。其中路由选择是根据路由成本进行度 量,路由成本为组成路由的多跳链路成本之和。
13
⒋ 树状层次路由算法
假设一个路由器向网络地址为D的目的地址发送数据 包，路由器的网络地址为A，网络深度为d。路由器 将首先通过表达式：A ＜ D＜ A + Cskip( d-1 )
用途：智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监 护等。
特点：数据传输速率低、功耗低、成本低、网络 容量大 、时延短、有效范围小、安全等。
3
网络层（NWK）是位于MAC层与应用层（APL） 之间的一个协议层。
网络层的任务是通过正确操作MAC层提供的功能 来向应用层提供合适的服务接口。为了与应用层 交互，网络层逻辑上包含两个服务实体:数据服务 实体(NLDE)和管理服务实体（NLME）。
ZigBee协议架构
ZigBee协议架构ZigBee协议是一种低功耗、近距离无线通信协议，主要应用在无线传感器网络（WSN）中。
它是由ZigBee联盟（ZigBee Alliance）所定义和推广的，旨在为物联网设备之间的通信提供一个标准化的解决方案。
本文将介绍ZigBee协议的架构和其主要组件，以及在物联网应用中的应用场景。
一、ZigBee协议架构概述ZigBee协议采用了分层的架构，以便于各个组件的模块化和扩展性。
ZigBee协议架构一般可分为两个主要层次：应用层和网络层。
下面将详细介绍每个层次的主要组件和功能。
1. 应用层应用层是ZigBee协议栈的顶层，负责实现各种应用的功能。
它可以与不同类型的传感器和执行器进行通信，并执行各种任务，如数据采集、控制和管理等。
应用层使用ZigBee Cluster Library（ZCL）定义了一系列的应用框架和应用集群，以便开发人员可以方便地构建自己的应用。
2. 网络层网络层是ZigBee协议栈的中间层，负责实现节点之间的通信和路由功能。
它使用ZigBee网络堆栈协议（ZigBee Network Stack Protocol）来处理数据包的发送和接收，以及路由选择和网络管理等功能。
网络层的核心组件包括ZigBee协调器（ZigBee Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。
二、ZigBee协议架构组件1. ZigBee协调器ZigBee协调器是在ZigBee网络中的关键组件，它负责启动和管理整个网络，以及分配网络地址和加密密钥等。
协调器可以与多个路由器和终端设备建立连接，并通过网络层协议进行数据传输和路由选择。
此外，协调器还负责处理网络中的任何故障或冲突，并重新分配资源以保持网络的可靠性和稳定性。
2. 路由器路由器是ZigBee网络中的中间节点，它负责转发数据包并实现网络层的路由选择功能。
路由器可以与其他路由器和终端设备建立连接，并通过网络层协议将数据包从源节点传输到目标节点。
ZigBee协议
ZigBee协议协议名称：ZigBee协议一、引言ZigBee协议是一种无线通信协议，旨在为低功耗、低数据速率的应用提供可靠的通信。
本协议旨在定义ZigBee网络的架构、通信方式、数据格式以及协议栈的实现规范，以确保不同厂商的设备能够互相兼容和互操作。
二、范围本协议适合于使用ZigBee技术的设备之间的通信，包括但不限于家庭自动化、楼宇自动化、工业控制、智能电网等领域。
三、术语和定义3.1 ZigBee设备：指符合ZigBee协议规范的设备，包括协调器、路由器和终端设备。
3.2 协调器：指ZigBee网络中的主设备，负责网络的管理和协调。
3.3 路由器：指ZigBee网络中的中间设备，负责数据的中继和路由。
3.4 终端设备：指ZigBee网络中的终端设备，负责与用户交互和执行特定功能。
3.5 网络拓扑：指ZigBee网络中设备之间的连接方式和关系。
3.6 网络层：指ZigBee协议栈中负责网络管理和路由的层次。
3.7 应用层：指ZigBee协议栈中负责应用数据传输的层次。
四、网络架构4.1 网络拓扑ZigBee网络采用星型、网状或者混合拓扑结构。
其中，星型拓扑中协调器作为中心节点，终端设备直接与协调器通信；网状拓扑中终端设备通过路由器中继数据；混合拓扑结构则是星型和网状拓扑的组合。
4.2 网络组建ZigBee网络由一个协调器和多个路由器、终端设备组成。
协调器负责网络的组建和管理，路由器负责数据的中继和路由，终端设备负责与用户交互和执行特定功能。
五、通信方式5.1 网络发现新加入ZigBee网络的设备需要进行网络发现，以便与网络中的其他设备建立连接。
设备可以通过主动发现和被动发现两种方式进行网络发现。
5.2 数据传输ZigBee网络使用分层的协议栈进行数据传输。
应用层数据通过网络层进行封装，并通过物理层进行传输。
数据传输可以使用广播、单播或者多播方式。
5.3 安全性ZigBee协议提供了多种安全机制，包括身份验证、数据加密和访问控制。
ZigBee简介
【简介】：现实生活中，系统传输的通常为小量的突发信号。
虽然能满足传输，但其成本高、体积大和能源消耗大等问题不得不让我们考虑，在这种情况下，体积小、成本低、能量消耗小和传输速率低的短距离无线通信Zigbee技术诞生了。
简单的说，Zigbee是一种高可靠的【无线数据传输网络】，类似于CDMA 和GSM网络。
Zigbee数传模块类似于移动网络基站。
通讯距离从标准的75m 到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。
而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee“基站”却不到1000元人民币。
每个Zigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。
除此之外，每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
【发展史】：1999年针对自动化应用需求的增加，低功耗、低成本以及多节点的无线网路技术概念ZigBee 因应而生。
2000年12月IEEE成立IEEE 802.15.4工作组，致力于开发一种可应用在固定、可携或移动设备上的低成本、低功耗以及多节点的低速率无线连接技术。
2001年8月美国Honeywell等公司发起成立ZigBee Alliance，他们提出的ZigBee技术被确认纳入为IEEE 802.15.4标准。
2002年10月TI、Motorola、Philips和日本三菱等重量级企业加盟ZigBee Alliance。
ZigBee协议低功耗无线传感器网络的协议
ZigBee协议低功耗无线传感器网络的协议ZigBee是一种专为低功耗、短距离通信设计的无线传感器网络协议。
它基于IEEE 802.15.4标准，旨在提供稳定可靠的通信解决方案，适用于广泛的物联网应用。
本文将介绍ZigBee协议的特点、架构以及其在低功耗无线传感器网络中的应用。
一、ZigBee协议的特点1. 低功耗：ZigBee协议采用了低功耗设计，使得传感器节点的电池寿命得以延长。
这是通过快速进入和退出睡眠状态、低能耗的硬件设计以及优化的通信协议实现的。
2. 网络拓扑灵活：ZigBee支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和集群树等。
这种灵活性使得ZigBee网络能够适应不同应用场景的需求，提供多样化的通信方案。
3. 自组织组网：ZigBee节点可以通过自组织的方式建立和维护网络。
当一个节点加入网络时，它可以自动发现邻近节点并与之建立连接，从而形成一个可扩展的传感器网络。
4. 低成本：ZigBee协议所需的硬件资源相对较少，这使得ZigBee设备的制造成本低，适用于大规模部署。
二、ZigBee协议的架构ZigBee协议采用了分层的架构，包括应用层、网络层、MAC层和物理层。
1. 应用层：应用层定义了与应用程序相关的功能，如传感器数据的采集和处理、设备间的通信协议等。
它通过ZigBee集群库提供了一组标准的应用功能集，简化了应用程序的开发。
2. 网络层：网络层负责网络拓扑管理、路由选择和数据传输。
它定义了路由协议、维护网络表和路由表等功能，使得数据能够有效地在传感器节点之间传递。
3. MAC层：MAC层处理数据的传输和接收，通过帧格式的定义和超帧结构来实现。
它还负责低功耗的睡眠管理和信道访问控制，实现低功耗和高效的通信。
4. 物理层：物理层负责信号的调制、解调和发送。
ZigBee使用了2.4GHz无线频段，采用了多频道和直序扩频技术，提供了可靠的无线通信性能。
三、ZigBee在低功耗无线传感器网络中的应用ZigBee协议在低功耗无线传感器网络中有广泛的应用，包括家庭自动化、工业监测、农业环境监测等领域。
zigbee标准协议
zigbee标准协议Zigbee标准协议。
Zigbee是一种无线通信协议，它被设计用来在低功耗、低数据速率和成本效益的应用中进行通信。
Zigbee协议基于IEEE 802.15.4标准，它使用了工业、科学和医疗（ISM）频段，包括2.4GHz、915MHz和868MHz频段。
Zigbee协议被广泛应用于物联网（IoT）领域，例如智能家居、智能城市、智能农业等。
Zigbee协议具有以下特点：1. 低功耗，Zigbee设备可以长时间运行，因为它们在空闲时进入睡眠模式，只有在需要发送或接收数据时才会唤醒。
这使得Zigbee非常适合电池供电的设备。
2. 自组网，Zigbee设备可以自动组建成网，构建出一个稳定的网络拓扑结构。
当有新设备加入或有设备离开时，网络可以自动调整，保持稳定的通信连接。
3. 安全性，Zigbee协议支持AES-128加密，保护通信数据的安全性。
这使得Zigbee网络非常难以被攻击，保护用户的隐私和数据安全。
4. 灵活性，Zigbee协议支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和混合型拓扑结构，可以满足不同应用场景的需求。
Zigbee协议主要包括物理层（PHY）、介质访问控制层（MAC）、网络层（NWK）和应用层（APL）四个部分。
物理层定义了无线通信的频率、调制方式和传输功率等参数；介质访问控制层负责协调设备之间的数据传输；网络层处理设备之间的路由和数据转发；应用层定义了设备间的通信协议和数据格式。
在Zigbee网络中，有三种主要类型的设备，协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。
协调器负责组建网络、管理路由和数据传输；路由器负责数据转发和路由；终端设备是网络中最简单的设备，它们只能和路由器或协调器通信，不能转发数据。
Zigbee协议可以应用于许多领域，例如智能家居中的智能灯光控制、智能门锁、温度传感器等；智能城市中的智能交通信号灯、环境监测设备等；智能农业中的土壤湿度监测、灌溉控制等。
zigbee协议栈
zigbee协议栈
ZigBee协议栈是一种低功耗、近距离、无线通信协议，
它以IEEE 802.15.4标准为基础，支持点对点和星形拓扑网络。
ZigBee协议栈分为物理层、MAC层、网络层和应用层。
物理层：ZigBee的物理层工作于2.4GHz带宽，提供了
16个信道，可以在不同频段工作。
此外，它还支持双向数据
传输、自适应，能够自动优化网络性能。
物理层与MAC层之间的接口在帧结构中定义。
MAC层：ZigBee MAC层是机制，它负责管理网络的访问
控制、组织网络拓扑结构等。
在ZigBee中，通信是按照设备
类型进行的，有一些设备被指定为“协调器”，这些设备负责管理网络中的资源，调度传输时间等。
网络层：ZigBee网络层的主要职责是管理设备之间的通信，为应用层提供稳定的通信基础。
它提供了一组缺省的网络协议，可以在多种不同环境下使用。
应用层：ZigBee应用层是通过使用设备描述文件来定义
应用层协议和服务的标准集合。
通过设备描述文件（或“簇”），应用程序可以访问底层硬件和网络服务。
总之，ZigBee协议栈是一种广泛应用于安防、能源管理、自动化等领域的低功耗、近距离、无线通信协议，能够支持多种应用需求，有着良好的安全性和稳定性。
Zigbee无线通信技术
Zigbee无线通信技术摘要：ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。
根据国际标准规定，ZigBee 技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。
主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
ZigBee协议从下到上分别为物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、传输层（TL）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。
其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定关键词：ZigBee技术特性标准协议应用系统引言ZigBee作为一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，有效弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。
我们有理由相信在不远的将来，将有越来越多的内置式ZigBee功能的设备进入我们的生活，并将极大地改善我们的生活方式和体验。
一、Zigbee技术简介什么是Zigbee？Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。
可以说是一种小的动物通过简捷的方式实现“无线”的沟通。
人们借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术，亦包含此寓意。
ZigBee联盟成立于2001年8月，2002年下半年，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等四大公司加盟ZigBee联盟，这一事件成为ZigBee 技术的里程碑。
ZigBee网络层
网络层（NWK）是位于MAC层与应用层（APL） 之间的一个协议层。
网络层的任务是通过正确操作MAC层提供的功能 来向应用层提供合适的服务接口。为了与应用层 交互，网络层逻辑上包含两个服务实体:数据服务 实体(NLDE)和管理服务实体（NLME）。
4
(1) 新建网络 (2) 设备加入网络 (3) 设备退出网络
判断该目的节点是否为自己的子节点。如果目的节点 是自己的子节点，则下一跳节点的地址为：
否则，下一跳节点是该路由器的父节点。
14
10
在 ZigBee网络层中，采用的是分布式地址分配机 制。即每个父设备(只能是ZC 或ZR)拥有一个有限 的网络地址段，并可以从这些地址段中选择一些地 址分配给其子设备。
网络的最大深度（nwkMaxDepth）Lm、每个父设 备能最多连接子设备的数目（nwkMaxChildren） Cm、每个路由器能最多连接子路由器的数目 （nwkMaxRouters）Rm。
ZigBee技术概述 ZigBee网络层分析 ZigBee网络层设计的实现
2
ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低 功耗、低数据速率(小于250kbit／s)、低成本、 工作2．4GHz和868／928MHz的无线网络技术。
用途：智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监 护等。
特点：数据传输速率低、功耗低、成本低、网络 容量大 、时延短、有效范围小、安全等。
7
网络的建立 节点加入网络过程 网络地址分配机制 网络层路由功能的实现
8
⒉节点加入网络过程
新设备加入到网络中，就同网络中的某个设备 形成了一对父子关系，网络中已存在设备为父设 备，新加入的设备为子设备。只有协调器节点和路 由器节点才允许其他设备加入网络，而在子设备加 入网络过程中，潜在父设备必须处于允许加入网络 的过程中。
ZigBee协议
ZigBee协议协议名称：ZigBee协议协议背景：ZigBee是一种低功耗、短距离、低速率的无线通信协议，主要用于物联网设备之间的通信。
它基于IEEE 802.15.4标准，并由ZigBee联盟制定和管理。
ZigBee协议广泛应用于家庭自动化、智能能源管理、工业控制等领域。
协议目的：本协议旨在规范ZigBee协议的使用和实施，确保不同厂商生产的ZigBee设备之间能够互联互通，实现无缝的物联网通信。
协议内容：1. ZigBee网络拓扑结构1.1 网络类型：支持星型、网状和混合型网络结构。
1.2 网络节点：定义协调器、路由器和终端设备三种类型的节点，并规定它们的功能和特性。
1.3 网络层次：定义网络的层次结构，包括协调器级别、路由器级别和终端设备级别。
2. ZigBee协议栈2.1 物理层：定义ZigBee的物理层规范，包括频率、调制方式和传输速率等参数。
2.2 MAC层：定义ZigBee的媒体访问控制层规范，包括帧格式、帧类型和帧交互过程等。
2.3 网络层：定义ZigBee的网络层规范，包括路由选择算法、网络拓扑管理和地址分配等。
2.4 应用层：定义ZigBee的应用层规范，包括应用对象、应用框架和应用服务等。
3. ZigBee设备和服务3.1 设备标识：定义ZigBee设备的唯一标识符，包括设备类型、设备ID和设备描述等信息。
3.2 服务接口：定义ZigBee设备的服务接口规范，包括服务对象、服务操作和服务参数等。
3.3 设备发现：定义ZigBee设备之间的发现机制，包括主动发现和被动发现两种方式。
3.4 设备配置：定义ZigBee设备的配置过程，包括设备加入网络、设备离开网络和设备重置等。
4. ZigBee安全机制4.1 认证和加密：定义ZigBee设备之间的认证和加密机制，保护通信数据的机密性和完整性。
4.2 密钥管理：定义ZigBee设备的密钥管理规范，包括密钥生成、密钥分发和密钥更新等。
ZigBee协议简介
ZigBee协议简介一、ZigBee协议体系结构ZigBee协议基于IEEE802.15.4标准，由IEEE802.15.4和ZigBee联盟共同制定。
ZigBee协议栈由物理层（PHY）、媒体介质访问层（MAC）、网络层（NWK）和应用层（APL）共4层构成，其中PHY层和MAC层由IEEE802.15.4标准工作组制订，而NWK层和APL层由ZigBee联盟自行制订。
每一层都完成其各自特定的任务并且向上一层提供服务，数据服务实体主要负责数据传输服务，管理服务实体则主要负责所有的其他管理服务。
每个服务实体为其上层提供需要的接口都是通过其相应的服务接入点（SAP）实现的，每个SAP所对应的功能通过服务原语来完成，且每个SAP支持许多种不同的服务原语。
ZigBee协议体系结构如图2.1所示：IEEE802.15.4制定终端制造商制定ZigBee联盟制定各层接口图2.1 ZigBee协议体系结构图1物理层（PHY）物理层定义了物理无线信道和MAC 层之间的接口，提供三种不同的通信频段：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2400MHz-24835MHz，以及1个、10个以及16个不同的信道。
物理层提供两种服务：物理层数据服务（PD）和物理层管理服务（PLME）。
通过无线信道的发送和接收以及物理层协议数据单元（PPDU）来实现物理层数据服务。
PLME主要通过调用物理层管理功能函数来提供管理和服务，其中物理层数据服务接入点（PD-SAP）给MAC层提供数据服务接口，而物理层管理实体服务接入点（PLME-SAP）给MAC层提供管理服务接口。
驱动程序为物理层提供的接口是无线射频服务接入点（RF-SAP），从外界接收到数据包后，从物理层中提取信息并通过PD-SAP上传给上层协议。
物理层结构及接口示意图如图2.2所示。
图2.2 物理层结构及接口示意图物理层的主要功能包括：1)ZigBee系统的启动和关闭；2)当前信道的能量检测；3)链路质量信息；4)信道评估与选择；5)传输和接收数据。
zigbee协议栈
zigbee协议栈Zigbee协议栈是一种基于IEEE 802.15.4无线技术的低功耗通信协议，用于构建无线传感器网络和物联网设备。
它由几个层次的协议组成，包括物理层、MAC层、网络层和应用层。
物理层是Zigbee协议栈的最底层，负责无线信号传输和接收。
它定义了无线模块和设备的硬件要求，包括频率、调制方式、传输速率等。
在物理层之上是MAC层，负责网络节点之间的数据传输和管理。
它提供了一系列函数，用于数据包的发送和接收，以及网络节点的寻址和路由。
网络层位于MAC层之上，负责整个网络的拓扑结构和数据路由。
每个节点都有一个唯一的网络地址，用于标识和寻址。
网络层使用路由算法决定最佳的数据传输路径，以确保数据的可靠传输。
最上层是应用层，这是开发人员编写应用程序的层次。
它提供了一系列应用程序程序接口（API），用于数据的发送和接收。
开发人员可以利用这些API实现各种应用程序，如传感器数据采集、远程控制等。
Zigbee协议栈具有以下几个特点。
第一，低功耗。
由于无线传感器网络和物联网设备通常是由电池供电，因此低功耗是一个非常重要的设计考虑。
Zigbee协议栈通过最小化数据传输以及使用睡眠和唤醒机制来实现低功耗。
第二，短距离通信。
Zigbee协议栈的设计目标是用于部署在短距离范围内的网络，通常不超过100米。
这使得它非常适用于家庭自动化、智能电网等场景。
第三，高可靠性。
Zigbee协议栈支持多路径数据传输，以确保数据能够在网络中快速可靠地传输。
此外，它还支持自动路由和包重传机制，以应对网络中节点的故障或丢失。
第四，安全性。
Zigbee协议栈支持数据加密和身份验证功能，确保数据在传输过程中的保密性和完整性。
这对于保护物联网设备和网络免受黑客攻击非常重要。
总的来说，Zigbee协议栈是一种可靠、低功耗、安全的通信协议，适用于构建无线传感器网络和物联网设备。
它的设计目标是满足家庭自动化、智能电网等应用场景中的通信需求。
Zigbee协议概述
Zigbee协议概述Zigbee协议是一种低功耗、短距离无线通信协议，专门设计用于无线传感器网络（WSN）应用。
它基于IEEE 802.15.4 标准，采用了星型网络拓扑结构，可实现可靠的数据传输和设备间的低功耗通信。
本文将对Zigbee协议的特点、架构以及应用进行详细概述。
一、Zigbee协议特点Zigbee协议具有以下几个显著的特点：1. 低功耗：Zigbee协议专为低功耗应用设计，能够延长设备的电池寿命，从而实现更长时间的运行。
2. 自组织网络：Zigbee设备能够通过协调器完成自组织网络的建立，使得网络的搭建非常方便，而且可靠性高。
3. 网络容量大：Zigbee协议支持大规模的设备连接，可以实现数千个设备之间的通信。
4. 安全性高：Zigbee协议采用了多层的安全机制，包括对数据的加密和认证，保证网络的安全性。
5. 跨平台互联：Zigbee协议可以与其他无线通信技术实现互联互通，如与Wi-Fi、蓝牙等进行无缝连接。
二、Zigbee协议架构Zigbee协议采用了分层体系结构，包括应用层、网络层、MAC层和物理层。
各层的功能如下：1. 应用层：负责定义应用数据的格式和协议，包括设备间的通信、节点功能以及数据处理等。
2. 网络层：负责设备的寻址和路由选择，提供无线网络中的数据传输功能。
3. MAC层：负责保证数据传输的可靠性和低延迟，包括数据的分组和重传等功能。
4. 物理层：负责将数据转换为无线信号并进行无线传输，包括信道选择、调制解调和功率控制等。
三、Zigbee协议应用Zigbee协议在各个领域有着广泛的应用，以下列举了几个典型的应用场景：1. 智能家居：Zigbee协议可以实现家庭内各种智能设备之间的互联互通，如照明控制、电器控制、门窗监测等。
2. 工业自动化：Zigbee协议可以应用于工业环境中，实现设备的远程监控和控制，提高生产效率和安全性。
3. 物联网：Zigbee协议是物联网中的一种重要通信协议，可以连接各种传感器和控制设备，实现物体之间的智能互联。
ZigBee基础知识讲解
MSG命令帧格式如图1-2-3所示：
1.2.3ZigBee设备配置层 ZigBee设备配置层提供标准的ZigBee配置服务，它定义和处理描述符请求。在 ZigBee设备配置层中定义了称为ZigBee设备对象(ZigBee device object，ZDO)的 特殊软件对象，它在其他服务中提供绑定服务。远程设备可以通过ZigBee设备 对象（ZDO）接口请求任何标准的描述符信息。当接受到这些请求时，ZDO会 调用配置对象以获取相应的描述符值。子目前的ZigBee协议栈版本中，还没有 完全实现设备配置层。ZDO是特殊的应用对象，它在端点（end-point）0上实 现。 1.2.4用户程序 运行在ZigBee协议栈上的应用程序实际上就是厂商自定义的应用对象。这些应用 程序使用ZigBee联盟给出的并且批准的规范（profile）进行开发并且运行在端 点1-240上。
图1-3-1各层帧结构的构成
1-4ZigBee网络配置 ZigBee设备类型分为三类：网络协调器、网络路由器和网络终端设备。其中网 络协调者主要负责网络的建立，以及网络的相关配置；路由器主要负责找寻、建 立、以及修复网络报文的路由信息，并负责转发网络报文；网络终端具有加入、 退出网络得功能，并可以接收和发送网络报文，但终端设备不允许路由转发报文。 同常协调者和路由器节点一般由FFD功能设备构成，终端设备由RFD设备构成。 ZigBee网络根据应用的要求可以组织成星形网络、网状网络和簇状网络三种拓 扑结构。如图1-4-1所示。在星形结构中，所有的设备都与中心设备—PAN网络协 调者通信，实际上在这种简单的网络结构中路由器是没有路由作用的。在这种网 络结构中，网络协调者一般使用电力系统供电，而其他设备采用电池供电。星形 网络适合家庭自动化、个人计算机外设以及个人健康护理等小范围的室内应用； 与星形网络不同，网状网络（mesh）只要彼此在对方的无限辐射范围内，任何两 个FFD设备之间都能直接通信，在Mesh中每一个FFD设备之间都可以认为是路由器， 都可以实现对网络报文的路由转发功能，Mesh在构建时比较复杂，节点所要维护 的信息较多；对于簇状网路实际上可以看做是一个复杂的星形网络，一个扩展的 星型拓扑或是有多个简单的星形网络组成的拓扑结构，在簇状网络中，网络协调 者、路由器还和终端设备的功能清晰，相对于Mesh,构建簇状网络比较简单，所 需的资源相对较少，并且可以实现网络的路由转发功能，从而也扩大了网络的通 信范围。
zigbee原语-网络层
布尔类型
TRUE或FALSE
如果设备正尝试以zigbee路由器加入网络，该参数将为TRUE，否则，它将为FALSE。该参数通过连接请求加入是有效的，在请求直接加入或者通过孤立重新加入时是忽略的
RejoinNetwork
布尔类型
TRUE或FALSE
该参数在设备直接加入或者使用孤立进程重新加入网络时为TRUE；如果设备请求通过连接加入网络，该参数为FALSE
1.NLDE-DATA.request (
DstAddr
NsduLength
Nsdu
NsduHandle
Radius
DiscoverRoute
SecurityEnable
)
NLDE-DATA.request原语参数
名称
类型
有效范围
说明
DstAddr
网络地址
0x000~0xffff
NSDU正在传送的实体的网络地址
名称
类型
有效范围
说明
PermitDuration
整型
0x00~0xff
时间的长度（单位为秒），它是zigbee协调器或者路由器允许连接的时间。值0x00和0xff分别显示不允许和允许，没有制定的时间限制
8.NLME-PERMIT-JOINING.confirm (
Status
)
NLME-PERMIT-JOINING.confirm原语参数
2.NLDE-DATA.confirm (
NsduHandle
Status
)
NLDE-DATA.confirm原语参数
名称
类型
有效范围
说明
NsduHandle
第五章 ZigBee技术原理
第一节 ZIGBEE网络结构 ------- 网络体系
按照OSI模型（开放式通信系统互联参考模 型），ZigBee网络分为4层，从下向上分别为物 理层、媒体访问控制层(MAC)、网络层(NWK) 和应用层。其中物理层和MAC层由 IEEE802.15.4标准定义，合称IEEE802.15.4通信 层；网络层和应用层由ZigBee联盟定义。
●网状型网络是在树型网络的基础上实现的。与 树状网络不同的是，它允许网络中所有具有路由 功能的节点互相通信，由路由器中的路由表完成 路由查寻过程。
6
第一节 ZIGBEE网络结构 -------拓扑结构
7
第一节 ZIGBEE网络结构 -------拓扑结构
1. 星型网络的形成过程 在星型网络中，协调器作为发起设备，协调器一旦被激活，它就建立
11
第一节 ZIGBEE网络结构 -------协议架构
3. 应用层 应用层包括三部分：应用支持子层、ZigBee设备对象
和厂商定义的应用对象。 ●应用支持子层提供了网络层和应用层之间的接口，包括 数据服务接口和管理服务接口。其中管理服务接口提供设 备发现服务和绑定服务，并在绑定的设备之间传送消息。 ●ZigBee设备对象功能包括：定义设备在网络中的角色(比 如协调器、路由器或终端设备)，发起和响应绑定请求，在 网络设备之间建立安全机制。另外，还负责发现网络中的 设备，并且向他们提供应用服务。 ●厂商定义的应用对象功能包括：提供一些必要函数，为 网络层提供合适的服务接口。另外一个重要的功能是应用 者可以在这层定义自己的应用对象。
PLME-SET-TRX-STATE.request( status ) ●物理层在接收到收发器状态设置确认原语后，将射频设置为对应 的状态，并通过设置确认原语返回才做结果。语法如下： PLME-SET-TRX-STATE.confirm( status )
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Zigbee技术、产品、方案调研
1.zigbee和80
2.15.4
IEEE 802.15.4 的定义：
○1网络发现机制
2 形成和加入网络机制
3.信道改变机制
4.ACK，单跳，数据发送的碰撞避免
5.单跳广播，非ACK
如果你建立的网络是在一个单跳范围之内，那么802.15.4MAC.PHY就满足需求，无需ZigBee。
2.形成，加入，重组网络
在zigbee节点与网络通信前，它必须形成或者加入现有的网络。
只有zigbee协调器可以形成网络，Zigbee路由器或终端加入网络。
每个阶段拥有一个唯一的64位IEEE(或MAC)地址，并且被分配一个16位的网络地址在网络层。
2.1 形成网络
Zigbee协调器（ZCs）形成网络时，要决定一个网络标识符，称为PAN ID,然后从1-16，也就是802.15.4信道（11-26）选择其中一个。
ZC的责任：
●形成网络
●网络工作时建立802.15.4信道
●建立PAN ID
●决定使用的栈配置文件（编译或运行时选项）
●其可作为网络和安全应用的可信任中心
●作为终端绑定的仲裁者（调试选项）
●也可作为网状网络的一个路由器
●树状网络的顶点
ZC可作为和互联网连接的网关，控制箱，温控器等等。
ZC形成网络的过程
2.2 加入网络
ZRs的责任：
寻找加入正确的网络
在网络上的延续广播
参与路由，包括发现和维护路由
允许其它设备加入网络
设备终端的作用：
寻找加入正确的网络
询问它们的父节点在它们睡眠时发送的消息。
网络重组时发现新的父节点。
在没有应用时休眠保存电池能量。
信标中包含ZigBee网络的一些信息，如PAN ID，扩展的PAN ID，节点有没有的能力允许路由器或终端节点加入。
加入网络
7.3 地址的分配
寻址是在一个网络中是至关重要的。
Zigbee2种地址：IEEE或MAC地址，网络地址。
在堆栈文件0x01，地址的分配像父子关系形成树状。
计算数叫深度（从zigbee协调器开始的跳数）。
在CSKIP这种网络中，协调器是节点0（0x0000）。
新加入节点的地址来自于他的父节点。
并且地址分配还取决于该节点是否为路由器。
堆栈0x01中，用最大深度（5），最多子节点（20），最大路由器（6）.
路由建立后，网状路由是基于路由表和很有效率的（在世界，带宽和内存资源方面）。
可有效减少无线通信开销。
在Stack Profile 0x01 ，树状路由在内存上更加有效。
缺点是如果父和子节点断开连接，就不能恢复。
网状是zigbee默认的路由。
Stack Profile 0x02时，原点路由可用。
主要用于数据集中器或者网关要和几百上千节点通信。